Соединение двухветвевой металлической колонны с фундаментом

 

Изобретение относится к металлическим конструкциям каркасов производственных зданий, а именно к узлам соединения двухветвевой металлической колонны с фундаментом. Новым является то, что каждая из ветвей колонны соединена с верхним фланцем металлической конусной базы-фиксатора, выполненной с нижним фланцем, прикрепленным анкерными болтами-сваями к фундаменту с возможностью вертикальной и поперечной рихтовки, причем полость конусной базы-фиксатора заполнена бетоном, а ветви колонны соединены друг с другом домкратной балкой. Технический результат изобретения заключается в том, что обеспечен безвыверочный монтаж колонны, обеспечена равномерная передача усилий от колонны на фундамент, что приводит к снижению материалоемкости, причем раздельный монтаж конусной базы-фиксатора и колонны обеспечивает максимальное снижение его трудоемкости, конструкция узла позволяет восстановить первоначальное проектное положение колонны. 4 ил., 2 табл.

Изобретение относится к металлическим конструкциям каркасов производственных зданий.

Известно наиболее близкое к изобретению узловое соединение двухветвевой колонны с фундаментом, в котором ветви колонны соединяются с фундаментом посредством опорных распределительных плит под каждой ветвью, анкерных болтов, воспринимающих выдергивающие усилия, и траверс, подкрепляющих плиты и служащих для закрепления анкерных болтов [1, стр. 402].

Недостаток аналога - большая материалоемкость базы колонны и возникновение больших выдергивающих усилий, требующих мощных анкерных болтов.

Задачей настоящего изобретения является снижение материалоемкости, повышение надежности сопряжения и обеспечение рихтовки двухветвевой колонны.

Задача решается за счет того, что в узле соединения двухветвевой металлической колонны с фундаментом согласно изобретению каждая из ветвей колонны соединена с верхним фланцем металлической конусной базы-фиксатора, выполненной с нижним фланцем, прикрепленным анкерными болтами-сваями к фундаменту с возможностью вертикальной и поперечной рихтовки, причем полость конусной базы-фиксатора заполнена бетоном, а ветви колонны соединены друг с другом домкратной балкой.

Технический результат изобретения заключается в том, что: - обеспечен безвыверочный монтаж колонны; - обеспечена равномерная передача усилий взаимодействия от колонны на фундамент и это привело к снижению материалоемкости; - раздельный монтаж конусной базы-фиксатора и колонны обеспечил максимальное снижение его трудоемкости; - конструкция узла позволяет восстановить первоначальное проектное положение колонны.

На фиг.1 показан узел соединения двухветвевой металлической внецентренно нагруженной колонны с фундаментом; на фиг.2 - соединение одной из ветвей; на фиг.3 - фланцевые соединения; на фиг.4 - конусная база-фиксатор.

Узел содержит металлическую колонну 1, содержащую наружную ветвь и подкрановую ветви, соединенные с домкратной балкой 2.

Каждая из ветвей снабжена фланцем 3, на котором закреплены зубы-фиксаторы 4. Каждая ветвь колонны 1 опирается через фланцы 3 на конусную базу-фиксатор 5, снабженную фланцем 3, ответным фланцу ветви, и нижним фланцем 6, прикрепленным анкерными болтами-сваями 7 к фундаменту 8. Каждый из анкерных болтов-свай 7 снабжен гайкой 9, расположенной ниже фланца, и гайкой 10, расположенной выше фланца. Этим обеспечена работа болта не только на растяжение как обычно, но и как сваи на сжатие. Нижние гайки 9 выполняют и еще одну функцию - позволяют точно отрихтовать конусную базу-фиксатор 5. Под домкратной балкой предусмотрено место для установки силового домкрата 11, обеспечивающего рихтовку узла.

Строительство производится следующим образом: - производят разметку площадки; - устанавливают опалубку и фундаменты бетонируют до отметки установки анкерных болтов [2]; - на нижнюю часть фундамента устанавливают шаблон, фиксирующий в месте установки анкерных болтов-свай 7 отрезки гибких шлангов от бетононасоса; - производят бетонирование фундамента до отметки на 200...150 мм ниже, чем отметка фланца базы-фиксатора; - после схватывания бетона гибкие шланги извлекают, по шаблону в проектную точку устанавливают анкерные болты и отверстия для анкерных болтов заполняют бетоном с вибрированием;
- после схватывания бетона устанавливают базы-фиксаторы 5, соединенные друг с другом балкой-шаблоном;
- базы-фиксаторы устанавливают точно по проекту; вертикальные отметки исправляют соответствующим перемещением вверх или вниз нижних гаек на анкерных болтах;
- устанавливают и затягивают верхние гайки на анкерных болтах;
- производят бетонирование до нулевой отметки;
- безвыверочным способом производят монтаж колонны при совмещении зубьев-фиксаторов и отверстий во фланцах баз-фиксаторов;
- фланцы ветвей и баз-фиксаторов соединяют и болты затягивают.

Пример конкретной реализации
A = πdt.

Примем 0,8 см.

Боковая поверхность
M = π1(R+r),
M = π28(42,5+30) = 6377,4 см²,

Масса 6377•0,8•7,85=40050=40,05 кг.

Верхний фланец
V=13300 см³, m=104,4 кг.

Нижний фланец
V=5448,7 см³, m=42,8 кг.

Для сравнения используем аналог, приведенный в учебнике проф. Беленя Е. И. [1, с. 402] . Выполним расчет и конструирование базы колонны по тем же самым данным. Будем считать базой колонны все стальные элементы, находящиеся ниже нулевой отметки.

В табл. 1 приведена спецификация всех элементов аналога. Длина анкерных болтов принята равной не менее 35d, то есть 35•4,8=168 см. Вся длина анкерных болтов равна lа.б=168+57+10=235 см. Масса базы аналога получилась равной m_б=3540 кг.

В разработанном узле произошли следующие изменения (табл. 2):
- колонна не заглублена и оканчивается выше нулевой отметки, так как новая база контактная и не мешает эксплуатации цеха;
- анкерные болты размещены равномерно по диаметру фланца и включены в работу не только на растяжение, но и на сжатие;
- конусная база заполнена бетоном соответствующей марки. Бетон работает в обойме наилучшим образом;
- конусные базы легко рихтуются посредством завинчивания или отвинчивания гаек на анкерных болтах;
- верхний фланец конусной базы и ответный фланец ветви колонны снабжены зубьями-фиксаторами, обеспечивающими безвыверочный монтаж колонны с первой попытки;
- ветви колонны соединены домкратной балкой, обеспечивающей восстановление проектного положения в случае неравномерной осадки фундаментов. В этом случае производится поддомкрачивание колонны при ослабленных болтах, соединяющих фланцы, и заполнение появившегося зазора подкладками.

В табл. 2 дана спецификация новой базы. Сравнение показывает, что произошло снижение материалоемкости базы в 2 раза. Такое значительное снижение материалоемкости объясняется тем, что поток передачи усилий взаимодействия между колонной и фундаментом выровнен. Элементы, работающие на изгиб, исключены. Анкерные болты включены в работу на сжатие.

Список литературы
1. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1986, 560 с.

2. RU 2139390 C1, Е 02 D 35/00, 10.10.1999.

Формула изобретения

Узел соединения двухветвевой металлической колонны с фундаментом, отличающийся тем, что каждая из ветвей колонны соединена с верхним фланцем металлической конусной базы-фиксатора, выполненной с нижним фланцем, прикрепленным анкерными болтами-сваями к фундаменту с возможностью вертикальной и поперечной рихтовок, причем полость конусной базы-фиксатора заполнена бетоном, а ветви колонны соединены друг с другом домкратной балкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6