Соединение стеновых панелей с колонной

Обновлено: 28.04.2024

способ усиления колонны и навесных панелей стены

Формула изобретения

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что несущий каркас устройства усиления колонны и навесных панелей стены составляют из двух ветвей остова напрягающей распорки и пары ненапрягаемых угловых стержней.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что напрягающую распорку устанавливают между опорным столиком, прикрепленным сверху ветвей остова распорки, и упорным столиком колонны, прикрепленным снизу ветвей остова распорки на стержни продольной арматуры усиливаемой колонны.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения ветвей остова напрягающей распорки принимают с учетом восприятия величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ветви остова напрягающей распорки, работающие на сжатие, выполняют из стальных неравнополочных уголков усиленного сечения с большей толщиной полок по сортаменту.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение ветвей остова напрягающей распорки выполняют в виде планок - элементов упорных столиков из отрезков углового проката - по концам ветвей распорки и поперечной зигзагообразной арматуры по длине напрягающей распорки.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что усиление колонны осуществляют с разгрузкой ее термонапряжений в продольной арматуре.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что угловые уголковые стержни устройства усиления устанавливают в углах примыкания усиливаемой колонны с навесными панелями стены обушком вовнутрь поперечного сечения, а полками наружу усиливаемой колонны.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что навесные панели стены соединяют стяжными болтами с угловыми уголковыми стержнями несущего каркаса усиления колонны.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что упорные столики колонны и опорный столик напрягаемой распорки, работающие на продольный изгиб, выполняют из стальных равнополочных уголков с меньшей толщиной полок по сортаменту.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что угловые уголковые стержни, работающие на сжатие и изгиб, выполняют из стальных неравнополочных уголков с меньшей толщиной полок по сортаменту.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры поперечного сечения опорного столика, усиленного ребром жесткости, принимают по результатам проверки устойчивости малой и большой полок, работающих на сжатие и изгиб.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что после введения напрягающей распорки в работу опорный столик и верхний упорный столик колонны соединяют наглухо металлическими пластинами или отрезками уголка наложением сварных швов.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что грузовые винты натяжного узла выполняют съемными, многократного использования, снимаемыми после ввода в работу напрягающей распорки и установки наглухо соединительных пластин между упорным столиком колонны и опорным столиком напрягающей распорки.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что грузовые винты натяжного узла выполняют постоянными, одноразового использования, остающимися в бетоне усиления колонны.

18. Способ по п.1, отличающийся тем, что стальные элементы распорного устройства подвергают огневой обработке горелкой и покрывают огнезащитным материалом, толщину которого принимают в зависимости от требуемого предела огнестойкости колонны по признаку потери несущей способности.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлические элементы устройства усиления покрывают огнезащитным материалом, толщину которого определяют по формуле (I):

где озс - толщина огнезащитного слоя, мм;
D ar - показатель термодиффузии огнезащитного материала, мм 2 /мин;
кип - гарантируемый предел огнезащиты защитного слоя, мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при усилении несущих и ограждающих конструкций эксплуатируемого здания, - более конкретно при усилении термоповрежденной железобетонной колонны и навесных панелей стены в условиях пожара, взрыва, аварии.

К термическим повреждениям колонны и навесных панелей стены после пожара относятся отслоение деструктивного бетона на глубину 40-60 мм и более, выпучивание стержней арматуры, появление остаточных термических напряжений растяжения (до 10000 Н/см 2 ) в рабочей арматуре колонн. Повреждения навесных панелей стены характеризуются разрушением бетона в поперечном сечении; возможно существенное ослабление креплений стеновых панелей и их обрушение. В ряде случаев целесообразно исправление поврежденных конструкций без демонтажа ригелей и колонн, полной или частичной их разгрузки.

Известен способ усиления колонны и других сжатых элементов конструкций здания дополнительными предварительно напряженными металлическими распорками / Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1989. - С.50-56, рис.23 / [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа усиления, относится то, что в известном способе преднапряженные распорки повышают несущую способность только колонны, следовательно, невозможно обеспечить надлежащее усиление поврежденных навесных панелей стены; при неточном изготовлении напрягаемых распорок по их длине, в известном способе невозможно надежное их включение в совместную работу с усиливаемой колонной, следовательно, снижается точность контроля степени разгружения места сочленения ригеля и колонны; в известном способе сечение ветвей распорки принимают конструктивно, с большим перерасходом металла на усиление, следовательно, при использовании известного способа возрастают металлоемкость и трудоемкость; в известном способе, при применении металла без конструктивной огнезащиты, снижается длительность сопротивления огневому воздействию в условиях повторного пожара элементов усиления в частности и фактическая огнестойкость колонны в целом.

Известен способ усиления колонны, включающий установку преднапряженной металлической обоймы, в верхней части которой закрепляют натяжной узел, обойму из четырех прокатных уголков, связанных попарно соединительными планками в две ветви, в продольном направлении, которые обжимают распорными устройством / А.с. SU № 607932, кл. 2 Е04G 23/02. Способ усиления колонн. / В.В.Гусельников. Опубл. 25.05.78. Бюл. № 19 / [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа усиления колонны, относится то, что в известном способе применяют громоздкую, металлоемкую обойму из прокатных уголков; эффективность использования известного способа восстановления снижается вследствие того, что грузовой винт натяжного узла имеет шарнирное закрепление с обеих концов, следовательно, коэффициент его приведенной длины весьма значителен; опорная площадка под ригель удалена от ветви распорки, следовательно, дополнительно возникает изгибающий момент, действующий на эту ветвь распорки и опорный столик, увеличены общие габариты сечения оголовка усиливаемой колонны; в известном способе используют металл без конструктивной огнезащиты, следовательно, снижается фактическая огнестойкость элементов усиления в частности и колонны в целом.

Известен способ усиления колонны, включающий установку опорных столиков, усиливающих элементов колонны, распорного устройства, напряжение усиливающей распорки с регулируемым усилием с последующим обжатием и бетонированием / А.с. SU № 1162729, кл. 4Е04G 23/02. Способ восстановления капителей и колонн железобетонных конструкций. / Н.А.Ильин. Опубл. 23.06.85. Бюл. № 23 / [3].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа усиления железобетонной колонны, является то, что в известном способе расходуется значительная масса металла, не эффективно используемая для усиления колонны, опорные узлы известного устройства внизу и вверху колонны не имеют жесткого закрепления, составные части ветвей обоймы соединены натяжным винтом, характеризующим их шарнирное примыкание, в известном способе расположение натяжных винтов не по центру тяжести поперечного сечения уголка обоймы приводит к возникновению изгибающего момента от распорного усилия, действующего на напрягаемые ветви составных частей обоймы; при использовании металла без конструктивной огнезащиты снижается фактическая огнестойкость элементов усиления и колонны.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа усиления колонны, относится то, что в технический осмотр не включено освидетельствование навесных панелей стены, не разработаны меры по усилению крепления навесных панелей стены; в техническом осмотре отсутствует определение величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны; не приведен порядок снижения термических напряжений в арматурных стержнях усиливаемой колонны; при использовании арматурных каркасов усиления колонны поперечную арматуру (хомуты и отгибы) сначала нарезают, затем каждый отрезок стержня приваривают к угловым стержням устройства усиления и к ветвям остова напрягаемой распорки; следовательно, велики объемы резки поперечной арматуры плоских составных каркасов, большое число свариваемых пересечений поперечной арматуры с угловыми стержнями устройства усиления; значительны трудоемкость и расход металла при раскрое поперечной арматуры.

Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении надежности и безопасности состояния усиливаемой колонны и навесных панелей стены, получивших тяжелые термические повреждения, в снижении расхода стали и материальных затрат за счет рациональной установки элементов усиления предлагаемым способом.

Несущий каркас устройства усиления колонны и навесных панелей стены составляют из двух ветвей остова напрягающей распорки и пары ненапрягаемых угловых стержней.

Напрягающую распорку установливают между опорным столиком, прикрепленным сверху ветвей остова распорки, и упорным столиком колонны, прикрепленным снизу ветвей остова распорки на стержни продольной арматуры усиливаемой колонны.

Площадь поперечного сечения ветвей остова напрягающей распорки принимают с учетом восприятия величины остаточных термических напряжений в стержнях продольной арматуры усиливаемой колонны.

Ветви остова напрягающей распорки, работающие на сжатие, выполняют из стальных неравнополочных уголков усиленного сечения, с большей толщиной полок по сортаменту.

Соединение ветвей остова напрягающей распорки выполняют в виде планок - элементов упорных столиков из отрезков углового проката - по концам ветвей распорки и поперечной зигзагообразной арматуры по длине напрягающей распорки.

Усиление колонны осуществляют с разгрузкой ее термонапряжений в продольной арматуре.

Угловые уголковые стержни устройства усиления установливают в углах примыкания усиливаемой колонны с навесными панелями стены обушком вовнутрь поперечного сечения, а полками наружу усиливаемой колонны.

Навесные панели стены соединяют стяжными болтами с угловыми уголковыми стержнями несущего каркаса усиления колоны.

Упорные столики усиливаемой колонны и опорный столик напрягаемой распорки, работающие на продольный изгиб, выполняют из стальных равнополочных уголков, с меньшей толщиной полок по сортаменту.

Угловые уголковые стержни, работающие на сжатие и изгиб, выполняют из стальных неравнополочных уголков, с меньшей толщиной полок по сортаменту.

Размеры поперечного сечения опорного столика, усиленного ребром жесткости, принимают по результатам проверки устойчивости малой и большой полки, работающих на сжатие и изгиб.

После введения напрягающей распорки в работу опорный столик и верхний упорный столик колонны соединяют наглухо металлическими пластинами или отрезками уголка наложением сварных швов.

Грузовые винты натяжного узла выполняют съемными, многократного использования, снимаемыми после ввода в работу напрягаемой распорки и установки наглухо соединительных пластин между упорным столиком колонны и опорным столикам напрягаемой распорки.

Грузовые винты натяжного узла выполняют постоянными, одноразового использования, остающимися в бетоне усиления колонны.

Стальные элементы распорного устройства подвергают огневой обработке горелкой и покрывают огнезащитным материалом, толщину которого принимают в зависимости от требуемого предела огнестойкости колонны по признаку потери несущей способности.

Металлические элементы устройства усиления покрывают огнезащитным материалом, толщину которого определяют по формуле (1)

где озс - толщина огнезащитного слоя, мм;

D ar - показатель термодиффузии огнезащитного материала, мм 2 /мин;

кип - гарантируемый предел огнезащиты защитного слоя, мин.

На чертежах представлено:

на фиг.1-3 изображены элементы устройства усиления колонны и навесных панелей стены: продольные разрезы А-А и Б-Б (фиг.1 и 2) и поперечное сечение В-В (фиг.3):

1 - усиливаемая колонна; 2 - стержни продольной арматуры колонны;

3 - термонапряженные стержни продольной арматуры колонны;

4 - грузовые винты натяжного узла; 5 - ветви напрягаемой распорки;

6 - угловые уголковые стержни устройства усиления; 7 - составные каркасы остова усиления колонны; 8 - нижний упорный столик;

9 - навесные панели стены; 10 - монтажные стяжные болты панелей;

11 - балка покрытия;

на фиг.4-6 изображены поперечные сечения усиливаемой колонны на уровне верхнего упорного столика (сечение Г-Г; фиг.4), на уровне опорного столика (сечение Д-Д; фиг.5) и на уровне нижнего упорного столика (сечение Е-Е; фиг.6) (обозначения элементов 1-3, 5-9 см.описание к фиг.1-3):

12 - верхний упорный столик; 13 - опорный столик;

14 - деструктивный слой бетона; 15 - сварные швы;

на фиг.7-10 изображены схемы закрепления опорного столика и упорных столиков на термонапряженные стержни продольной арматуры усиливаемой колонны:

3 - термонапряженные стержни продольной арматуры колонны;

5 - ветви напрягаемой распорки;

8 - нижний упорный столик;

12 - верхний упорный столик;

13 - опорный столик;

15 - сварные швы.

на фиг.11 и 12 изображен натяжной узел устройства усиления - продольный разрез А-А (фиг.7) и поперечный разрез Б-Б (фиг.8):

3 - термонапряженные стержни продольной арматуры колонны;

4 - грузовые винты натяжного узла;

15 - сварные швы;

16 - остов упорного столика колонны; 17 - буртик грузового винта;

18 - упорная высокая гайка; 19 - остов опорного столика;

20 - отверстия сквозные для грузового винта;

21 - уголковый элемент напрягаемой распорки;

22 - пластина жесткости; 23 - ребро жесткости;

24 - контргайка; 25 - пружинная шайба;

26 - соединительная планка, отрезок уголка (показаны пунктиром);

31 - место вязки арматурной проволокой;

продольный разрез А-А (фиг.11); поперечный разрез Б-Б (фиг.12);

5 - ветви напрягающей распорки;

7 - составные каркасы остова усиления колонны;

15 - сварные швы;

26 - соединительная планка, отрезок уголка (показаны пунктиром);

на фиг.17 и 18 изображены составные каркасы КРС-3 и КРС-4 для боковых граней усиливаемой колонны:

5 - ветви напрягающей распорки;

6 - угловые уголковые стержни устройства усиления;

15 - сварные швы;

31 - место вязки арматурной проволокой; 32 - стяжные гайки;

33 - подкладки - подпоры для стягиваемых стержней поперечной арматуры;

34 - положение горизонтальных стержней поперечной арматуры после их стяжки;

35 - монтажные сварные швы; 36 - стяжной болт - хомут;

37 - планка - шайба стяжного болта - хомута;

38 - составные части стяжного стержня; 39 - стяжная муфта;

40 - защитный слой бетона (дополнительно укладываемый);

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.

Устройство усиления колонны содержит упорные элементы нижний упорный столик 8 и остов упорного столика колонны 16, ветви напрягающей распорки 5, составные каркасы и натяжной узел; элементы усиления крепления навесных панелей стены к колонне включают угловые уголковые стержни устройства усиления 6, накладки на панели и монтажные стяжные болты панелей 10.

Гнутые стержни арматурных сеток выполняют из арматуры класса А 240 (A-I) диаметром d=8 мм с шагом u=300 мм, или класса A300 (A-II), диаметром d=6 мм, с шагом u=250 мм.

Грузовой винт натяжного узла 4 изготовляют с буртиком, диаметр винта d=20 мм, длина винта 260 мм, длина нарезки метрической резьбы М20 на концах винта b 1 =50 мм, b 2 =150 мм.

Грузовой винт натяжного узла 4 оборудуют с верхнего конца шестигранной контргайкой 24 высотой m=16 мм и пружинной шайбой 25 для винта диаметром отверстия d 1 =20,5 мм, толщиной s=4 мм; с нижнего конца грузовой винт натяжного узла 4 оборудуют двумя упорными высокими гайками 18 высотой m=20 мм, диаметр резьбы М20 и шестигранной контргайкой 24 высотой m=16 мм и двумя пружинными шайбами 25 (для винта d 1 =20,5 мм) толщиной s=4 мм.

Введение в работу деталей устройства усиления колонны и навесных панелей стены производят следующим образом.

Сначала к усиливаемой колонне 1 прикрепляют нижний и верхний упорные столики на термонапряженные стержни продольной арматуры колонны 3 с помощью сварного шва 15 высотой не менее 6 мм.

Затем на остовы опорного и упорного столиков прикрепляются пластины жесткости 22; укомплектовывают грузовые винты натяжного узла 4 упорными высокими гайками 18, контргайками 24, пружинными шайбами 25 и устанавливают по месту грузовые винты натяжного узла 4 в натяжной узел. Одновременным заворачиванием упорных высоких гаек 18 грузовых винтов натяжного узла 4 с заданным (контролируемым) усилием - разгружают продольную арматуру от термических напряжений, увеличивая при этом несущую способность усиливаемой колонны 1.

После введения ветвей остова напрягающей распорки в работу, пластины жесткости 22 верхнего упорного и опорного столиков соединяют наглухо отрезками уголка или соединительными планками 26 с помощью сварных швов 15.

На металлические элементы устройства усиления наносят огнезащитное покрытие 40 - слой тяжелого бетона по прочности на сжатие принимают равным классу бетона усиливаемой колонны, но не менее В 15.

Использованием предложенного способа усиления колонн и навесных панелей стены устраняют тяжелые повреждения без демонтажа или предварительной разгрузки несущей конструкции, наиболее полно используя остаточную прочность материалов при дальнейшей ее эксплуатации.

Предложенный способ усиления позволяет рационально и эффективно произвести усиление тяжелоповрежденной колонны за счет надежного включения в совместную работу напрягающей распорки с контролем предварительных напряжений.

Жестким соединением грузового винта с несущей ветвью распорки вдвое снижают коэффициент приведенной длины винта при расчете прочности и устойчивости его как сжатого элемента.

Предложенный способ усиления позволяет повысить степень контроля разгружения усиливаемой колонны напряженными распорками, снизить в 2-3 раза расход металла на его изготовление и обеспечить требуемую огнезащиту металлических элементов устройства усиления.

Предложенный способ усиления применен в промышленности при восстановлении крайней колонны и навесных панелей стены здания.

Усиливаемая колонна с тяжелыми термическими повреждениями верхней части находилась на границе между ограниченно работоспособным и аварийным состоянием. Материал элементов устройства усиления - сталь марки Ст.3 кл. 2-1. Расчетная нагрузка на колонну 505 кН (50,5 тс).

Работы по усилению железобетонной колонны и керамзитобетонных навесных панелей стены были проведены без остановки технологического процесса в одноэтажном промышленном здании (г. Самара, 2010 г.).

1. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. / ЦНИИСК. - М.: Стройиздат, 1989. - С.50-56, рис.23.

2. А.с. SU № 607932, кл. 2 Е04G 23 / 02. Способ усиления колонн. / В.В.Гусельников, опубл. 25.05.78. Бюл. № 19.

3. А.с. SU № 1162729, кл. 4Е04G 23 / 02. Способ восстановления капителей и колонн железобетонных конструкций. / Н.А.Ильин. заявл. 10.02.83; опубл. 23.06.85. Бюл. № 23.

4. Патент RU 2308585, МПК Е04G 23/02. Способ восстановления железобетонной колонны и ее оголовка. / Н.А.Ильин, Е.М.Комов, П.П.Яценко; заявл.03.10.2005; опубл.20.10.07. Бюл. № 28.

Конструкция соединения колонны каркаса здания со стеновой панелью

Конструкция соединения каркаса здания со стеновой панелью, относится к отрасли строительства, именно к стеновому ограждению зданий из сборных панелей, для соединения панелей с несущими конструкциями зданий, в данном случае с колонами различного сечения и может быть использована, как при строительстве новых промышленных зданий и сооружений, так и при реконструкции ранее эксплуатируемых зданий особого назначения подверженные опасности взрывного воздействия. Конструкция соединения колонны каркаса здания со стеновой панелью состоит из закладной детали в колоне и монтажной связи. Монтажная связь выполнена в виде двух уголков, один из которых посредством закладной детали закреплен на колонне. Второй уголок закреплен на стеновой панели посредством анкерного болта. Уголки между собой установлены внакладку и скреплены одним или несколькими срезными болтами. Количество срезных болтов, анкерных болтов и длина сварочного шва определяются по приведенным в формуле и описании зависимости. 3 з.п.ф.

Известно стыковое соединение стеновых панелей с колонной, (см., например, патент RU 2072408 классы E04B 1/00, E04H 9/00 опубликованный 27.01.1997). Основными недостатками такого соединения являются, ослабление колонны двумя сквозными отверстиями сложной формы (конусное расширение в передней части отверстия и расширение под крепежный элемент в задней части отверстия) под крепежные детали и оголение рабочей арматуры каждой панели для завязки соединительного элемента, что понижает коррозионную стойкость соединения.

Известна конструкция соединения каркаса здания со стеновой панелью, состоящая из закладной детали в колоне и монтажной связи (см., например, патент RU 2018593, класс E04B 1/38, опубликованный 30.08.1994 г.).

Данное техническое решение является наиболее близким к предложенному и выбрано за прототип.

Недостатком этого соединения являются невозможность прогнозировать усилия разрушения при воздействии на него динамической нагрузки, за счет того что, связь выполнена конструктивно в виде стержня, в виду большого диапазона разброса усилия его разрушения. Также к недостаткам относится значительный расход металла на закладные детали и трудоемкость их изготовления, сложность монтажа из-за большого количества составных деталей.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования конструкции соединения каркаса здания со стеновой панелью для сохранения несущей способности колон каркаса при действии внешней динамической нагрузки.

Поставленная задача решается тем, что конструкция соединения колонны каркаса здания со стеновой панелью состоит из закладной детали в колоне и монтажной связи, монтажная связь выполнена в виде двух уголков, один из которых посредством закладной детали закреплен на колонне, а второй уголок закреплен на стеновой панели посредством анкерного болта, при этом уголки между собой установлены внакладку и скреплены одним или несколькими срезными болтами, а количество срезных болтов может определяться из соотношения, где количество срезных болтов определяется зависимостью

где: K_g - коэффициент динамичности, определяемый частными характеристиками конструкции и видом нагрузки;

P_max - максимально избыточное давления от взрыва, (КПа);

S - площадь панели, (м 2 );

S_b - площадь поперечного сечения срезного болта, (м 2 );

- допускаемое напряжение на срез, (КПа);

K_C -коэффициент снижения усилий на срез при воздействии динамической нагрузки, при этом количество анкерных болтов может быть выбрано из соотношений

где: - количество анкерных болтов обеспечивающих крепление панели;

K_i - коэффициента максимального избыточного давления от взрыва к усилию выдергивания анкерных болтов из панели

F - усилие выдергивания анкерного болта из панели, кг., при чем один из уголков может быть связан с закладной деталью колонны посредством сварки и длина сварочного шва определяется зависимостью

где: l_f - длина сварного шва, м;

- нормативная прочность сварного соединения, Н/м 2 ;

k_f - катет сварного шва, м.

Поскольку монтажная связь выполнена в виде двух уголков, один из которых посредством закладной детали закреплен на колонне, а второй уголок закреплен на стеновой панели посредством анкерного болта, при этом уголки между собой установлены внакладку и скреплены одним или несколькими срезными болтами, а количество срезных болтов может определяться из соотношения, где количество срезных болтов определяется зависимостью

где: K_g - коэффициент динамичности, определяемый частными характеристиками конструкции и видом нагрузки;

P_max - максимально избыточное давления от взрыва, (КПа);

S - площадь панели, (м 2 );

S_b - площадь поперечного сечения срезного болта, (м 2 );

- допускаемое напряжение на срез, (КПа);

K_C - коэффициент снижения усилий на срез при воздействии динамической нагрузки, при этом количество анкерных болтов может быть выбрано из соотношения

где: N - количество анкерных болтов обеспечивающих крепление панели;

где: l_f - длина сварного шва, м;

- нормативная прочность сварного соединения, Н/м 2 ;

k_f - катет сварного шва, м., обеспечивается сохранение несущей способности колон каркаса при действии внешней динамической нагрузки.

На фиг. 1 показана конструкция соединения каркаса здания со стеновой панелью, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Конструкция соединения колонны каркаса здания со стеновой панелью состоит из закладной детали 7 в колонне 1, монтажной связи в виде двух стальных уголков 3 и 4, расположенных в накладку, стеновой панели 2, срезных болтов 5 и анкерных болтов 6.

Конструкция соединения колонны каркаса здания со стеновой панелью собирается следующим образом.

Панель 2 устанавливают в проектное положение таким образом, чтобы отверстие в вертикальной полке совпало с отверстием в вертикальной полке уголка 4. После этого через отверстия в полках уголков 3 и 4 вставляют срезной болт 5 и закрепляют на нем гайку и шайбу.

Крепление уголка 3 с колонной 1 осуществляется сваркой к закладной детали 7, расположенной на колоне 1, при этом длина сварного шва рассчитывается, в зависимости от предельных прогнозируемых нагрузок от взрыва. Длина сварного шва рассчитывается из расчета на то, что шов сохраняет прочность при срыве стеновой панели. Крепление уголка 4 к стеновой панели 2 выполнено анкерными болтами 5, с таким расчетом, что анкерные болты 5 должны обеспечить надежное крепления уголка 3 к стеновой панели 2 при воздействии предельной прогнозируемой нагрузки от взрыва. Сброс панели происходит в результате воздействия на нее предельной прогнозируемой нагрузки от взрыва. В результате воздействия на стеновую панель предельной прогнозируемой нагрузки от взрыва, равномерно распределенной по площади панели S, происходит передача нагрузки на конструкцию соединения каркаса здания со стеновой панелью. При этом крепления уголка 3 к панели и уголка 4 к колоне при воздействии предельной прогнозируемой нагрузки от взрыва, гарантированно обеспечивается за счет подбора необходимого числа анкерных болтов N крепления уголка 3 к панели и подбора длины сварного шва крепления уголка 4 к колоне. Гарантированное разрушение конструкция соединения каркаса здания со стеновой панелью при воздействии предельной прогнозируемой нагрузки от взрыва обеспечивается подбором количества n срезных болтов соединяющих уголков 3 и 4. Отверстия в уголках 3 и 4 выполняются заранее.

1. Конструкция соединения колонны каркаса здания со стеновой панелью, состоящей из закладной детали в колоне и монтажной связи, отличающаяся тем, что монтажная связь выполнена в виде двух уголков, один из которых посредством закладной детали закреплен на колонне, а второй уголок закреплен на стеновой панели посредством анкерного болта, при этом уголки между собой установлены внакладку и скреплены одним или несколькими срезными болтами.

2. Конструкция соединения по п. 1, отличающаяся тем, что количество срезных болтов определяют из соотношения, где количество срезных болтов определяется зависимостью

где K_g - коэффициент динамичности, определяемый частными характеристиками конструкции и видом нагрузки;

Pmax - максимально избыточное давления от взрыва, КПа;

S - площадь панели, м 2 ;

S_b - площадь поперечного сечения срезного болта, м 2 ;

- допускаемое напряжение на срез, КПа;

K_C - коэффициент снижения усилий на срез при воздействии динамической нагрузки.

3. Конструкция соединения по п. 1, отличающаяся тем, что количество анкерных болтов выбирают из соотношения

где - количество анкерных болтов, обеспечивающих крепление панели;

_i - коэффициент максимального избыточного давления от взрыва к усилию выдергивания анкерных болтов из панели;

F - усилие выдергивания анкерного болта из панели, кг.

4. Конструкция соединения по п. 1, отличающаяся тем, что один из уголков связан с закладной деталью колонны посредством сварки и длина сварочного шва определяется зависимостью

Крепление железобетонной стеновой панели к колонне

Использование: Область строительства, каркасное строительство жилых, общественных, промышленных зданий и сооружений. Задача: расширение технологических возможностей путем крепления к угловым колоннам, а также упрощение монтажа. Сущность полезной модели: отличающееся тем, что в панели установлены закладной трубчатый стержень 2, расположенные с его торцов закладные накладки 3 с закрепленными на них одним концом анкерными арматурными стержнями 4. Крепежный элемент содержит болт 5 и гайку 6. Болт 5 установлен внутри трубчатого стержня 2. Соединительный элемент выполнен в виде уголка 8, у которого в перпендикулярном колонне направляющем пазу 10 прилегающей к панели полке установлен болт 5 крепежного элемента. Положительный эффект: возможность крепления к угловым колоннам, на 75% сокращение времени монтажа.

Полезная модель относится к области строительства, а именно к креплению железобетонных стеновых панелей к колоннам, и может быть использована при строительстве зданий жилого и общественного назначения.

Известен узел крепления стеновой панели к колонне (Ю.М. Соловей // Основы строительного дела - Издательство: М.: Стройиздат, 1989, с. 429). Узел содержит распорный болт, упор и кронштейн распорного болта.

Недостатком этого узла является применение дополнительных конструкций (монтажных столиков, фундаментных балок) ввиду расположения стен с откосом. Еще одним недостатком указанного аналога является увеличенная площадь перекрытия, следовательно, увеличенная материалоемкость.

Известен узел крепления стеновой панели к колонне (Монтажные узлы панельных стен отапливаемых одноэтажных зданий с железобетонным каркасом. Рабочие чертежи серии 2.432-1, М., ЦНИИПЗ, 1979, с. 15, узел 16). Узел выполнен в виде двух уголков.

Недостатком этого крепления является большой объем сварочных работ и малая податливость стыка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является крепление стеновой панели к колонне (Авторское свидетельство СССР на изобретение 1057646, Крепление стеновой панели к колонне (его варианты), МПК E04B 1/38, от 30.11.83). Устройство содержит крепежный элемент, выполненный в виде болта с гайкой на одном конце и крюком на другом, и соединительный элемент в виде петли с загнутыми внутрь концами.

Недостатками наиболее близкого аналога являются низкие технологические возможности, позволяющие крепить панели только к рядовым колоннам, а также сложность монтажа. Сложность монтажа заключается в необходимости выверки положения панели относительно колонны, применения инвентарной струбцины.

Задачей предлагаемого решения является устранение этих недостатков, а именно расширение технологических возможностей путем крепления к угловым колоннам, а также снижение трудоемкости монтажа.

Поставленная задача решается тем, что в креплении железобетонной стеновой панели к колонне, содержащем крепежный элемент в виде болта и гайки и соединительный элемент, согласно предлагаемому решению, в панели установлены закладной трубчатый стержень, расположенные с его торцов закладные накладки и закрепленные на них одним концом анкерные арматурные стержни, а болт крепежного элемента установлен внутри трубчатого стержня, при этом соединительный элемент выполнен в виде уголка, у которого в перпендикулярном колонне направляющем пазу прилегающей к панели полке установлен болт крепежного элемента.

Заявляемые отличительные признаки позволяют осуществить крепление панели к угловым колоннам. Диаметр трубчатого стержня и размеры анкерных арматурных стержней выбирают из условия прочности крепления к колонне, учитывая класс арматуры, ее профиль, класс бетона.

Выполнение соединительного элемента в виде уголка, в полке которого в направляющем пазу установлен болт крепежного элемента, позволяет свободно перемещать этот болт по пазу, осуществляя перемещение панели относительно колонны, что упростит трудоемкость монтажа. Помимо этого, упрощение трудоемкости монтажа достигается и сокращением номенклатуры используемых деталей.

Предлагаемое крепление железобетонной стеновой панели к колонне проиллюстрировано на фиг. 1-3, где на фиг. 1 схематично показан общий вид крепления, на фиг. 2 - сечение A-A фиг. 1, на фиг. 3-сечение Б-Б фиг. 1.

В панели 1 установлены закладной трубчатый стержень 2, расположенные с его торцов закладные накладки 3, на которых закреплены арматурные анкерные стержни 4. В трубчатом стержне 2 смонтирован болт 5 крепежного элемента с надетой на него гайкой 6. Панель 1 соединена с колонной 7 посредством уголка 8, одна из полок которого закреплена на закладной металлической пластине 9 колонны 7. Болт 5 размещен в направляющем пазу 10, перпендикулярном колонне 7, в прилегающей к панели 1 полке уголка 8.

Крепление монтируется следующим образом.

К трубчатому стержню 2 приваривают закладные накладки 3, к которым затем приваривают анкерные арматурные стержни 4. Полученную конструкцию помещают в опалубку панели в процессе армирования и заливают бетоном. Изготовленную железобетонную панель 1 перевозят на строительный участок и устанавливают на ригель (на черт, не показан). В отверстие трубчатого стержня вставляют болт 5. Уголок 8 приваривают к металлической пластине 9 колонны 7. В паз 10 уголка заводят болт 5 и фиксируют его гайкой 6. При необходимости регулировки положения панели 1 относительно колонны 7 ослабляют гайку 6 и перемещают в пазу 10 болт 5.

Предлагаемое крепление найдет применение в каркасном строительстве жилых, общественных, промышленных зданий и сооружений.

Крепление железобетонной стеновой панели к колонне, содержащее крепежный элемент в виде болта и гайки и соединительный элемент, отличающееся тем, что в панели установлены закладной трубчатый стержень, расположенные с его торцов закладные накладки с закрепленными на них одним концом анкерными арматурными стержнями, а болт крепежного элемента установлен внутри трубчатого стержня, при этом соединительный элемент выполнен в виде уголка, у которого в перпендикулярном колонне направляющем пазу прилегающей к панели полке установлен болт крепежного элемента.

стыковое соединение стеновых панелей с колонной

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для соединения стеновых панелей с несущими конструкциями зданий, возводимых в том числе в районах повышенной сейсмичности. Изобретение направлено на снижение металлоемкости изготовления стыкового соединения стеновых панелей с колоннами и снижения трудоемкости при их монтаже. Отличительным признаком изобретения является создание отверстий в колонне от передней стенки до задней для размещения в нем соединительного элемента, при этом отверстие имеет конусное расширение в передней части отверстия и расширение под крепежный элемент в задней части отверстия. Выемки в панели обеспечивают доступ к одному из стержней арматуры. Соединительный элемент выполнен в виде гибкой замкнутой петли, один конец которой обвязывает открытый участок арматуры стеновой панели, а другой - пропущен через сквозное отверстие в колонне и зафиксирован крепежной деталью. Крепежная деталь имеет форму трезубца, при этом соединительный элемент взаимодействует со средним зубом трезубца. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения

1. Стыковое соединение стеновых панелей с колонной, включающее колонну со сквозным отверстием, стеновые панели с рабочей арматурой и выемками в каждой из них и соединительные элементы, размещенные одним концом в выемках стеновых панелей и зафиксированные другим концом в колонне посредством крепежной детали, отличающееся тем, что колонна выполнена с двумя сквозными отверстиями, которые расположены на заданной высоте перпендикулярно плоскости стеновых панелей, причем часть рабочей арматуры каждой стеновой панели оголена для завязки соединительного элемента, при этом каждый соединительный элемент выполнен в виде гибкой замкнутой петли, один конец которой завязан на оголенном участке арматуры, а другой пропущен через сквозное отверстие колонны и зафиксирован крепежной деталью.

2. Соединение по п. 1, отличающееся тем, что каждая крепежная деталь выполнена в виде трезубца.

3. Соединение по п.1, отличающееся тем, что каждое отверстие в колонне со стороны стеновых панелей имеет конусообразное расширение, а с противоположной стороны уширение для размещения крепежной детали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для соединения панелей с несущими конструкциями зданий, возводимых в том числе в районах повышенной сейсмичности.

Известно стыковое соединение стеновой панели с колонной, включающее наклонно расположенную к плоскости панели соединительную петлю, входящую в зацепление с угловым петлевым выпуском панели и прикрепленную посредством клина к закладной детали колонны, при этом закладная деталь выполнена в виде горизонтально ориентированного отрезка трубы с открытым со стороны боковой грани колонны торцом для введения клина с оголенной стенкой со стороны примыкания, панели, при этом в оголенной стенке трубы образована вертикальная прорезь для введения соединительной петли (авт. св. СССР N 1460155, кл. E 04 B 1/38, 1989).

Недостатком указанного решения является значительная металлоемкость и трудоемкость монтажа.

Наиболее близким техническим решением является стыковое соединение стеновых панелей с колонной, содержащее закрепленный в колонне на уровне горизонтального стыка, параллельно ему крепежный элемент, соединительные элементы с отгибами на концах и фиксирующие элементы, закрепленные в панели нижележащего ряда и установленные в гнезде, образованном в панели вышележащего ряда, при этом крепежный элемент выполнен в виде замкнутой петли с выступающими из колонны закругленными частями, а каждый соединительный и фиксирующий элементы выполнен в виде единого стержня V-образной формы, установленного своим закруглением в соответствующей закругленной части крепежного элемента, при этом в стеновой панели нижележащего ряда образовано гнездо, а отгибы стержня направлены в противоположные стороны и установлены соответственно в гнездах вышележащего и нижележащего рядов панелей (авт. св. СССР N 16652477, кл. E 04 B 1/38, 1991).

Недостатком вышеуказанного изобретения является то, что соединение не выполняет функции удержания панели от перемещения панели в вертикальной плоскости, а лишь удержания в горизонтальной плоскости, т.е. прижатия ее к колонне. Этим самым панели, давя друг на друга, создают опасность смещения панелей вниз вдоль колонн.

Задача изобретения снижение металлоемкости соединения и упрощение его монтажа.

Поставленная задача решается тем, что панели имеют выемку, которая обеспечивает доступ к одному из стержней арматуры, колонна имеет сквозное отверстие, расположенное от передней до задней стенки на заранее заданной высоте, при этом со стороны стеновых панелей отверстие имеет конусообразное расширение, а с противоположной стороны расширение для размещения крепежной детали, причем каждый соединительный элемент выполнен в виде гибкой замкнутой петли, один конец которой обвязывает открытый участок арматуры стеновой панели, а другой пропущен через сквозное отверстие в колонне и зафиксирован крепежной деталью, выполненной в виде трезубца, на средний зуб которого одевается второй конец гибкой замкнутой петли.

На фиг. 1 представлено стыковое соединение в плане (разрез по отверстиям в колонне); на фиг. 2 сечение 1-1 на фиг. 1; на фиг. 3 соединительный элемент (вид в плане); на фиг. 4 крепежная деталь (вид в плане); на фиг. 5 - крепежная деталь (разрез по 2-2 на фиг. 4); на фиг. 6 стеновая панель (вид со стороны открытого участка арматуры).

Колонна 1 имеет сквозное отверстие 2, расположенное от передней стенки до задней стенки перпендикулярно плоскости стеновых панелей 3 на заранее заданной высоте. При этом со стороны расположения стеновых панелей 3 отверстие 2 имеет конусное расширение 4, а с противоположной стороны расширение 5 для размещения крепежной детали 6.

Стеновая панель 3 имеет открытый участок арматуры 7, который обеспечивается выемкой 8 в теле панели 3.

Соединительный элемент 9 выполнен в виде гибкой замкнутой петли. Крепежный элемент 6 выполнен в виде трезубца.

Соединение колонны 1 с панелями 3 осуществляется следующим образом. Отверстия 2 в колонне 1 выполняются при изготовлении колонны 1. Открытый участок арматуры 7 в панели 3 выполняется при изготовлении панели 3. Колонну 1 устанавливают обычным способом так, чтобы отверстия под соединительный элемент 9 располагались конусным расширением 4 спереди, а с расширением 5 под крепежный элемент 6 сзади.

Затем соединительный элемент 9 складывают вдвое и одним концом оборачивают вокруг оголенного стержня 7, продевают в петлю, захватывая стержень 7, и затягивают.

Такой захват осуществляют на обоих концах панелей 3. После этого стеновые панели 3 поднимают на уровень противостояния соединительных элементов 9 с отверстиями 2 в колонне 1, свободные концы соединительных элементов 9 проталкивают через отверстия 2 в колонне 1, одевают на средний зуб крепежного элемента 6. Крепежный элемент 6 укладывают в расширение 5 отверстия 2. Панели 3 опускают и соединительный элемент 9 закрепляет панели 3 в нужном положении.

Читайте также: