RU2477773C1 - Method to manufacture guncrete elements of steel double-branch pillar - Google Patents
Method to manufacture guncrete elements of steel double-branch pillar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477773C1 RU2477773C1 RU2011129481/03A RU2011129481A RU2477773C1 RU 2477773 C1 RU2477773 C1 RU 2477773C1 RU 2011129481/03 A RU2011129481/03 A RU 2011129481/03A RU 2011129481 A RU2011129481 A RU 2011129481A RU 2477773 C1 RU2477773 C1 RU 2477773C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concrete
- column
- branches
- pipe
- oval
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 15
- 241000288140 Gruiformes Species 0.000 description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 10
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 10
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 8
- 244000309464 bull Species 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к возведению железобетонных каркасов промышленных и гражданских зданий из трубобетонных элементов.The invention relates to the construction of reinforced concrete frames of industrial and civil buildings from concrete elements.
Железобетонные конструкции подвержены коррозии бетона и арматуры [1, с.255], [2]. Особенно опасна коррозия арматуры внутри сечения колонны или балки. Продукты коррозии имеют объем, почти в два (1,91) раза больший, чем первоначальный объем стали. Поэтому внутри железобетонного сечения создается внутреннее давление, легко раскалывающее бетон. Это приводит к отслоению и обрушению защитного слоя. Так на ТЭЦ-1 г.Пенза, построенной в 1943 г., имеющей железобетонные колонны сечением 1400×700 мм с защитным слоем 75 мм, наблюдалось резкое снижение несущей способности при обрушении защитного слоя бетона на колоннах. Первоначальная площадь сечения колонны равна А*=140·70=9800 см2 (100%).Reinforced concrete structures are subject to corrosion of concrete and reinforcement [1, p.255], [2]. Corrosion of the reinforcement inside the section of the column or beam is especially dangerous. Corrosion products have a volume of almost two (1.91) times greater than the initial volume of steel. Therefore, internal pressure is created inside the reinforced concrete section, easily cracking concrete. This leads to peeling and collapse of the protective layer. So at the CHPP-1 in Penza, built in 1943, having reinforced concrete columns with a cross section of 1400 × 700 mm with a protective layer of 75 mm, a sharp decrease in the bearing capacity was observed when the protective layer of concrete collapsed on the columns. The initial cross-sectional area of the column is A * = 140 · 70 = 9800 cm 2 (100%).
После обрушения защитного слоя на нулевой отметке произошло уменьшение габаритов сечения 140-2·7,5=125 см и 75-2·7,5=60 см. Площадь сечения также уменьшилась А=125·60=7500 см2 (76,5%). Уменьшение площади сечения составило 24,5%. Уменьшение несущей способности всей колонны значительно больше, так как в результате коррозии площадь течения арматуры так же уменьшилась на 20…25%. Снижение несущей способности колонн значительное. Кроме того, наблюдается и язвенная коррозия арматуры, которая особенно опасна.After the collapse of the protective layer at the zero mark, a decrease in the dimensions of the cross section 140-2 · 7.5 = 125 cm and 75-2 · 7.5 = 60 cm. The cross-sectional area also decreased A = 125 · 60 = 7500 cm 2 (76.5 %). The reduction in cross-sectional area was 24.5%. The decrease in the bearing capacity of the entire column is much larger, since as a result of corrosion the area of reinforcement flow also decreased by 20 ... 25%. The decrease in the bearing capacity of the columns is significant. In addition, ulcerative corrosion of the reinforcement is observed, which is especially dangerous.
При обследовании установлено, что более напряженные железобетонные консоли колонн каркаса ТЭЦ-1 сильнее поражаются коррозией, чем другие менее напряженные зоны каркаса сооружения [3].During the examination it was found that the more stressed reinforced concrete consoles of the columns of the frame of the CHPP-1 are more affected by corrosion than other less stressed zones of the frame of the structure [3].
Таким образом, долговечность железобетонных каркасов зданий, в результате коррозии бетона и арматуры, падает и становится недостаточной. Актуальность разработки конструкций, более стойких к внешним агрессивным воздействиям, нарастает!Thus, the durability of reinforced concrete frames of buildings, as a result of corrosion of concrete and reinforcement, decreases and becomes insufficient. The relevance of developing designs that are more resistant to external aggressive influences is growing!
За прототип примем способ усиления железобетонных колонн, предложенный К.К.Неждановым и разработанный с аспирантами [4, RU №2274719].For the prototype we take a method of reinforcing reinforced concrete columns, proposed by K. K. Nezhdanov and developed with graduate students [4, RU No. 2274719].
В прототипе способ усиления железобетонной колонны, утратившей несущую способность в результате коррозии бетона и арматуры, заключается в следующем.In the prototype, a method of reinforcing a reinforced concrete column that has lost its bearing capacity as a result of corrosion of concrete and reinforcement is as follows.
Поверхность железобетонной колонны, утратившей несущую способность, обрабатывают путем насечки и увлажнением ее. Обойму устраивают из стальной трубы, овальной в сечении с отношением большего габарита к меньшему габариту, равным трем. Разрезают трубу вдоль, заключают поврежденную колонну внутрь стальной обоймы, ориентируя ее большую ось сечения в плоскости эксцентриситета приложения продольной сжимающей силы, и уменьшают эксцентриситет.The surface of a reinforced concrete column that has lost its bearing capacity is treated by notching and moistening it. The holder is made of a steel pipe, oval in cross section with a ratio of a larger to a smaller size equal to three. The pipe is cut lengthwise, the damaged column is enclosed inside a steel cage, orienting its large axis of the section in the plane of the eccentricity of the application of longitudinal compressive force, and reduce the eccentricity.
Герметично соединяют две половинки овального сечения в единое целое и заполняют полости между стальной обоймой и поврежденной колонной расширяющимся мелкозернистым бетоном, нагнетая его через патрубки в полости способом «снизу вверх».Hermetically connect the two halves of the oval section into a single unit and fill the cavity between the steel holder and the damaged column with expanding fine-grained concrete, pumping it through the nozzles in the cavity in a "bottom up" manner.
Уплотняют бетон вибрированием глубинными вибраторами и при схватывании его предварительно напрягают сечение, обжимая его со всех сторон стальной обоймой, преобразуют колонну в трубобетонную и этим усиливают всю конструкцию.Concrete is compacted by vibrating with deep vibrators and when setting it, the section is preliminarily strained, squeezing it on all sides with a steel cage, transforming the column into pipe concrete and thereby reinforcing the entire structure.
Известно также, что после деформирования цилиндрической в сечении трубы с боков и придания ее сечению эллиптической формы происходит значительное увеличение момента сопротивления WX относительно главной горизонтальной оси Х овального сечения [5, №2191154], [6, патент №2192381], [7, патент №2304479]. Поэтому применять обойму из стальной овальной трубы выгодно.It is also known that after deformation of a cylindrical pipe section from the sides and giving it an elliptical cross-section, a significant increase in the moment of resistance W X relative to the main horizontal axis X of the oval section occurs [5, No. 2191154], [6, patent No. 2192381], [7, patent No. 2304479]. Therefore, it is advantageous to use a clip from a steel oval pipe.
Известен каркас сооружения с овальными сечение трубобетонными колоннами [8, патент №2319811], [9, патент №2319817]. Также известен способ исключения возможности обрушения металлических конструкций каркаса от пожара [10, патент №2411330].Known frame structures with oval cross-section of the concrete columns [8, patent No. 2319811], [9, patent No. 2319817]. Also known is a method of eliminating the possibility of collapse of metal structures of the frame from fire [10, patent No. 2411330].
Техническая задача изобретения - повышение долговечности и несущей способности железобетонного каркаса здания путем применения внешнего поверхностного армирования расширяющегося бетона стальной овальной в сечение обоймой, обжимающей бетонное ядро, выполняющей также функцию защиты бетона от коррозии, а также упрощение технологического процесса возведения каркаса сооружения и снижение трудоемкости его возведения.The technical task of the invention is to increase the durability and bearing capacity of the reinforced concrete frame of the building by applying external surface reinforcement of expandable steel oval to a cross-section with a ferrule that compresses the concrete core, which also performs the function of protecting concrete from corrosion, as well as simplifying the process of erecting a building frame and reducing the complexity of its construction .
Техническая задача по повышению несущей способности и долговечности железобетонного каркаса здания реализована следующим образом.The technical task of increasing the bearing capacity and durability of the reinforced concrete frame of the building is implemented as follows.
Колонну выполняют с уступом для опирания подкрановых балок. Колонна содержит нижнюю двухветвевую часть ниже уступа и верхнюю часть выше уступа. Части соединены в единое целое траверсой.The column is performed with a ledge to support the crane beams. The column contains the lower two-branch part below the ledge and the upper part above the ledge. The parts are connected in a single unit by a traverse.
Каждый трубобетонный элемент колонны выполняют из овального профиля с отношением большего габарита к меньшему габариту, равным трем. Расширяющийся бетон по бетонопроводу нагнетается и быстро вращающийся вокруг продольной оси овальный профиль, являющийся обоймой, центробежными силами отбрасывает (центрифугирует) пластичный расширяющийся бетон на периферию к стенкам обоймы, уплотняя и отжимая из него избыточную влагу, что улучшает водоцементное отношение. Затем подают в центральный канал пар и, не прекращая вращения, пропаривают бетон изнутри. При схватывании бетон расширяется, всесторонне распирая внешнюю обойму изнутри, а обойма препятствует расширению, всесторонне обжимает бетон снаружи и повышает его прочность. После схватывания бетона получают готовые трубобетонные элементы двухветвевой колонны.Each pipe-concrete element of the column is made of an oval profile with a ratio of a larger to a smaller dimension equal to three. The expanding concrete is pumped through the concrete pipeline and the oval profile, which is fastened around the longitudinal axis, is a cage, centrifugal forces discarding (centrifuging) plastic expanding concrete at the periphery to the walls of the cage, compacting and squeezing excess moisture out of it, which improves the water-cement ratio. Then steam is fed into the central channel and, without stopping rotation, the concrete is steamed from the inside. When set, the concrete expands, comprehensively bursting the outer cage from the inside, and the cage prevents expansion, comprehensively compresses the concrete from the outside and increases its strength. After setting concrete, ready-made pipe-concrete elements of a two-branch column are obtained.
Больший габарит сечения каждой из ветвей нижней части колонны ориентирован из плоскости рамы, а верхней части в плоскости рамы (в плоскости эксцентриситета). Ветви соединяют решеткой из элементов коробчатого профиля. Базу ветвей колонны оснащают анкерными балками, соединяющими ветви. Оголовки ветвей снабжают фланцами. Траверсу присоединяют к фланцам высокоресурсными болтами. Траверса может быть выполнена, например, из овального профиля с отношением большего габарита к меньшему габариту, равным трем.The larger sectional dimension of each of the branches of the lower part of the column is oriented from the plane of the frame, and the upper part in the plane of the frame (in the eccentricity plane). The branches are connected by a lattice of box-shaped elements. The base of the branches of the column is equipped with anchor beams connecting the branches. The heads of the branches are provided with flanges. Traverse attached to the flanges with high-life bolts. The traverse can be performed, for example, from an oval profile with a ratio of a larger to a smaller dimension equal to three.
Для опирания подкрановой балки на овальную траверсу смонтирована седлообразная опора. Седлообразная опора состоит из таврового элемента, расположенного вдоль траверсы, и приваренных к нему по краям продольных ребер. В полке тавра выполнены овальные отверстия, соосные ответным отверстиям в нижних поясах смежных подкрановых балок, для присоединения подкрановой балки анкерными болтами к седлообразной опоре, с возможностью поперечной рихтовки. Овальная траверса имеет ребра жесткости.To support the crane beam on an oval beam, a saddle-shaped support is mounted. The saddle-shaped support consists of a T-member located along the yoke and welded to it along the edges of the longitudinal ribs. Oval holes are made in the tee's shelf, aligned with the counter holes in the lower belts of adjacent crane beams, for connecting the crane beam with anchor bolts to the saddle-shaped support, with the possibility of transverse straightening. The oval beam has stiffeners.
К траверсе присоединяют верхнюю трубобетонную часть колонны и получают единую конструкцию - двухветвевую трубобетонную колонну.The upper pipe-concrete part of the column is attached to the traverse and a single structure is obtained - a two-branch pipe-concrete column.
Внутри каждого трубобетонного элемента имеется канал, используемый для повышения огнестойкости конструкции. При возникновении пожара и повышении температуры датчик подает аварийный сигнал и автоматически включается подача охлажденной воды, ограничивающей разогрев двухветвевой трубобетонной колонны в допустимых пределах.Inside each pipe-concrete element there is a channel used to increase the fire resistance of the structure. When a fire occurs and the temperature rises, the sensor gives an alarm and the chilled water supply automatically switches on, heating the two-branch pipe-concrete column to within acceptable limits.
Анкерная балка присоединяется к фундаменту анкерным болтом, снабженным рихтующей гайкой.An anchor beam joins the foundation with an anchor bolt equipped with a straightening nut.
Подкрановые балки безвыверочно установлены над центром тяжести нижней части колонны и шарнирно присоединены к траверсе анкерными болтами, с возможностью поперечной рихтовки подкрановых балок, для восстановления их проектного положения.Crane beams are uncorrectedly mounted above the center of gravity of the lower part of the column and are pivotally attached to the traverse with anchor bolts, with the possibility of transverse straightening of the crane beams to restore their design position.
При этом верхняя часть колонны установлена по отношению к нижней части колонны с эксцентриситетом е наружу здания, с обеспечением минимального зазора Δmin между внутренней гранью верхней части колонны и выступающей наружу вбок частью мостового крана.At the same time, the upper part of the column is installed in relation to the lower part of the column with eccentricity e to the outside of the building, with a minimum clearance Δ min between the inner face of the upper part of the column and the side crane projecting outward.
Внешний пояс тормозной балки присоединен болтами к столику, приваренному к верхней части колонны, также с возможностью поперечной рихтовки ее.The outer belt of the brake beam is bolted to a table welded to the top of the column, also with the possibility of transverse straightening it.
На фиг.1 показан узел сопряжения овальных трубобетонных ветвей колонны с овальной в сечении полой траверсой, узел сопряжения траверсы с седлообразной опорой и верхней овальной трубобетонной частью колонны;Figure 1 shows the junction of the oval pipe-concrete branches of the column with an oval cross-section of the hollow beam, the junction of the beam with a saddle-shaped support and the upper oval pipe-concrete part of the column;
на фиг.2 показано сечение двухветвевой трубобетонной колонны;figure 2 shows a cross-section of a two-branch pipe-concrete columns;
на фиг.3 - вид сбоку на фиг.1;figure 3 is a side view of figure 1;
на фиг.4 - узел сопряжения ветви колонны с элементами решетки;figure 4 - node pairing branches of the column with the elements of the lattice;
на фиг.5 - сечение овальной трубобетонной верхней части колонны;figure 5 is a section of an oval pipe-concrete upper part of the column;
на фиг.6 - узел сопряжения ветвей колонны с анкерными балками;figure 6 - node pairing branches of the column with anchor beams;
на фиг.7 - вид сверху на фиг.6;Fig.7 is a top view of Fig.6;
на фиг.8 - вид сверху на фиг.1;in Fig.8 is a top view in Fig.1;
на фиг.9 - схема определения усилий в наружной ветви колонны;figure 9 is a diagram of the determination of forces in the outer branches of the column;
на фиг.10 - схема определения усилий во внутренней ветви колонны;figure 10 is a diagram of the determination of forces in the inner branches of the column;
на фиг.11 - расчетная схема решетки колонны.figure 11 is a design diagram of the lattice of the column.
Колонну выполняют с уступом для опирания подкрановых балок, Колонна содержит нижнюю двухветвевую часть ниже уступа (внутренняя ветвь - 1; наружная ветвь - 2) и верхнюю часть 3 выше уступа. Части соединены в единое целое траверсой 4.The column is carried out with a step to support the crane beams. The column contains a lower two-branch part below the ledge (inner branch - 1; external branch - 2) and the
Каждый трубобетонный элемент колонны выполняют из овального профиля с отношением большего габарита к меньшему габариту, равным трем. Расширяющийся бетон по бетонопроводу нагнетается и быстро вращающийся вокруг продольной оси овальный профиль, являющийся обоймой, центробежными силами отбрасывает (центрифугирует) пластичный расширяющийся бетон на периферию к стенкам обоймы, уплотняя и отжимая из него избыточную влагу, что улучшает водоцементное отношение. Затем подают в центральный канал пар и, не прекращая вращения, пропаривают бетон изнутри. При схватывании бетон расширяется, всесторонне распирая внешнюю обойму изнутри, а обойма препятствует расширению, всесторонне обжимает бетон снаружи и повышает его прочность. После схватывания бетона получают готовые трубобетонные элементы двухветвевой колонны.Each pipe-concrete element of the column is made of an oval profile with a ratio of a larger to a smaller dimension equal to three. The expanding concrete is pumped through the concrete pipeline and the oval profile, which is fastened around the longitudinal axis, is a cage, centrifugal forces discarding (centrifuging) plastic expanding concrete at the periphery to the walls of the cage, compacting and squeezing excess moisture out of it, which improves the water-cement ratio. Then steam is fed into the central channel and, without stopping rotation, the concrete is steamed from the inside. When set, the concrete expands, comprehensively bursting the outer cage from the inside, and the cage prevents expansion, comprehensively compresses the concrete from the outside and increases its strength. After setting concrete, ready-made pipe-concrete elements of a two-branch column are obtained.
Больший габарит сечения каждой из ветвей нижней части колонны ориентирован из плоскости рамы, а верхней части в плоскости рамы (в плоскости эксцентриситета). Ветви соединяют решеткой из элементов коробчатого профиля 5. Базу ветвей колонны 6 оснащают анкерными балками 7, соединяющими ветви. Оголовки ветвей снабжают фланцами 8. Траверсу присоединяют к фланцам высокоресурсными болтами 9. Траверса может быть выполнена, например, из овального профиля с отношением большего габарита к меньшему габариту, равным трем.The larger sectional dimension of each of the branches of the lower part of the column is oriented from the plane of the frame, and the upper part in the plane of the frame (in the eccentricity plane). The branches are connected by a lattice of box-shaped
Для опирания подкрановой балки на овальную траверсу смонтирована седлообразная опора 10. Седлообразная опора состоит таврового элемента 11, расположенного вдоль траверсы, и приваренных к нему по краям продольных ребер 12. В полке тавра выполнены овальные отверстия (⌀60 и 33 мм), соосные ответным отверстиям в нижних поясах смежных подкрановых балок, для присоединения подкрановой балки анкерными болтами к седлообразной опоре, с возможностью поперечной рихтовки. Овальная траверса имеет ребра жесткости 13.To support the crane beam, an saddle-shaped
К траверсе присоединяют верхнюю трубобетонную часть 3 колонны и получают единую конструкцию - двухветвевую трубобетонную колонну.The upper pipe-
Внутри каждого трубобетонного элемента имеется канал ⌀50 мм, используемый для повышения огнестойкости конструкции. При возникновении пожара и повышении температуры датчик подает аварийный сигнал и автоматически включается подача охлажденной воды, ограничивающей разогрев двухветвевой трубобетонной колонны в допустимых пределах.There is a ⌀50 mm channel inside each pipe-concrete element, which is used to increase the fire resistance of the structure. When a fire occurs and the temperature rises, the sensor gives an alarm and the chilled water supply automatically switches on, heating the two-branch pipe-concrete column to within acceptable limits.
В базе колонны 6 имеется отверстие для стока воды 14. Анкерная балка 7 присоединяется к фундаменту 15 анкерными болтами (оси анкерных болтов 16), снабженными рихтующими гайками.In the base of the
Подкрановые балки безвыверочно установлены над центром тяжести нижней части колонны и шарнирно присоединены к траверсе анкерными болтами, с возможностью поперечной рихтовки подкрановых балок, для восстановления их проектного положения.Crane beams are uncorrectedly mounted above the center of gravity of the lower part of the column and are pivotally attached to the traverse with anchor bolts, with the possibility of transverse straightening of the crane beams to restore their design position.
При этом верхняя часть колонны установлена по отношению к нижней части колонны с эксцентриситетом е наружу здания, с обеспечением минимального зазора Δmin между внутренней гранью верхней части колонны и выступающей наружу вбок частью мостового крана.At the same time, the upper part of the column is installed in relation to the lower part of the column with eccentricity e to the outside of the building, with a minimum clearance Δ min between the inner face of the upper part of the column and the side crane projecting outward.
Внешний пояс тормозной балки присоединен болтами к столику, приваренному к верхней части колонны, также с возможностью поперечной рихтовки ее.The outer belt of the brake beam is bolted to a table welded to the top of the column, also with the possibility of transverse straightening it.
Отличие в том, что обе ветви колонны и верхняя часть колонны выполнены из готовых трубобетонных элементов, выполненных центрифугированием. Данный способ позволяет уплотнить бетонную смесь и отжать из него избыточную влагу, что улучшает водоцементное отношение, повышает прочность бетона. Повышение прочности бетона происходит и за счет обжатия его стальной обоймой.The difference is that both branches of the column and the upper part of the column are made of prefabricated concrete elements made by centrifugation. This method allows you to compact the concrete mixture and squeeze out excess moisture from it, which improves the water-cement ratio, increases the strength of concrete. An increase in the strength of concrete occurs also due to the compression of it with a steel cage.
Экономический эффект достигнут за счет снижения трудоемкости изготовления, снижения материалоемкости и повышения несущей способности конструкции. Применение поверхностного армирования повышает долговечность конструкции, защищает бетон от коррозии, повышает технологичность возведения каркаса здания.The economic effect was achieved by reducing the complexity of manufacturing, reducing material consumption and increasing the bearing capacity of the structure. The use of surface reinforcement increases the durability of the structure, protects concrete from corrosion, increases the manufacturability of the building frame.
Пример конкретной реализацииConcrete implementation example
Необходимо сравнить новое решение конструкции двухветвевой колонны с уже известными техническими решениями. Сравним двухветвевую колонну с ветвями сечением двутавр с колонной, ветви которой имеют овальное трубобетонное сечение.It is necessary to compare the new solution for the design of the two-branch column with the already known technical solutions. Let us compare a two-branch column with branches with a cross section of an I-beam with a column whose branches have an oval pipe-concrete section.
Расчет нижней части колонныCalculation of the bottom of the column
Напряжения даны в МПа (мегапаскалях), поэтому для удобства будем измерять действующие силы в гН (гектоньютонах).Stresses are given in MPa (megapascals), so for convenience we will measure the acting forces in gN (hectonewtons).
Тогда 1 МПа=106 Н/м2=1 Н/мм2=100 Н/см2=1 гН/см2.Then 1 MPa = 10 6 N / m 2 = 1 N / mm 2 = 100 N / cm 2 = 1 gN / cm 2 .
Материал балки сталь - С255 ГОСТ 27772-88 (В Ст3 сп5) с расчетными сопротивлениями: при изгибе Ry=230 МПа, при срезе Rср=0,58·Ry=133,4 МПа.The material of the steel beam is С255 GOST 27772-88 (V St3 sp5) with design resistance: with bending R y = 230 MPa, with a shear R cf = 0.58 · R y = 133.4 MPa.
Определяем продольную силу в наружной ветви колонны (схема определения усилий показана на фиг.9):We determine the longitudinal force in the outer branch of the column (the force determination circuit is shown in Fig. 9):
Мmах=74529 гН·мM max = 74529 gN · m
Nсоотв=33401 гНN respectively = 33401 gN
∑Мо=0∑М о = 0
-Nниж.в·150+М+Nсоотв·75=0-N lower in 150 + M + N respectively 75 = 0
Получив требуемую площадь Aтр, по сортаменту подбираем колонну двутаврового профиля 155Б2 со следующими характеристиками:Having received the required area A tr , according to assortment we select a column of I-beam profile 155B2 with the following characteristics:
Aф=124,75 см2;A f = 124.75 cm 2 ;
ix=22,43 см;i x = 22.43 cm;
iy=4,7 смi y = 4.7 cm
и овального сечения из трубы ⌀530 мм со следующими характеристиками:and oval section from a pipe трубы530 mm with the following characteristics:
Аф=115 см2;And f = 115 cm 2 ;
ix=24,0 см;i x = 24.0 cm;
iy=7,2 смi y = 7.2 cm
Определяем продольную силу во внутренней ветви (схема определения усилий показана на фиг.10):We determine the longitudinal force in the inner branch (the force determination circuit is shown in Fig. 10):
Мmin=43837 гН·мM min = 43837 gNm
Nсоотв=27434 гНN respectively = 27434 gN
∑Мо=0∑М о = 0
-M-Nсоотв·75+Nвнутр.в·150=0-MN resp . 75 + N int . 150 = 0
Получив требуемую площадь Aтр, по сортаменту подбираем колонну двутаврового профиля I55Б2 со следующими характеристиками:Having received the required area A tr , according to the assortment we select a column of I-beam profile I55B2 with the following characteristics:
Аф=124,75 см2;And f = 124.75 cm 2 ;
ix=22,43 см;i x = 22.43 cm;
iy=4,7 смi y = 4.7 cm
и овального сечения из трубы ⌀530 мм со следующими характеристикамиand oval section from a pipe ⌀530 mm with the following characteristics
Аф=115 см2;And f = 115 cm 2 ;
ix=24,0 см;i x = 24.0 cm;
iy=7,2 смi y = 7.2 cm
Проверка на устойчивость из плоскости: lx1=14,2 мStability check from the plane: l x1 = 14.2 m
1. Колонна с ветвями двутаврового профиля1. A column with I-beam branches
λx<λy λ x <λ y
σ=137.85 МПа≤146.28 МПаσ = 137.85 MPa≤146.28 MPa
Устойчивость обеспечена.Sustainability is provided.
2. Колонна с ветвями овального сечения с отношением габаритов, равным трем2. A column with oval branches with a ratio of dimensions equal to three
λx>λy λ x > λ y
γ=0.9γ = 0.9
σ=149.5 МПа≤168.912 МПаσ = 149.5 MPa≤168.912 MPa
Устойчивость обеспечена с запасом 13%.Stability is provided with a margin of 13%.
Спецификация двухветвевой колонны двутаврового сеченияSpecification of a double-branch double-tee column
Спецификация двухветвевой колонны овального сеченияOval cross-section two-column specification
Расчет решеткиGrid calculation
Расчетная схема решетки представлениа на фиг.11.The design grid of the representation of FIG. 11.
l - длина раскоса решетки; Nраск - продольная сила в раскосе.l is the length of the brace of the lattice; N Rask - longitudinal force in the brace.
Подбираем элементы решетки коробчатого сечения γ=0,9We select the elements of the lattice of the box section γ = 0.9
По Атр=10,88 см2 принимаем сечение □ 10×10×0,3 смFor A Tr = 10.88 cm 2 we take a section □ 10 × 10 × 0.3 cm
Аф=11,64 см2;And f = 11.64 cm 2 ;
ix=3,96 смi x = 3.96 cm
γ=0.9γ = 0.9
σ=154.786 МПа≤174.294 МПаσ = 154.786 MPa≤174.294 MPa
Устойчивость обеспечена с запасом Stability secured with margin
Превращение ветвей колонны в трубобетонные элементыTransformation of column branches into pipe-concrete elements
Повысим устойчивость ветвей колонны превращением их в трубобетонные стержни.We will increase the stability of the branches of the column by turning them into concrete pipes.
Значение коэффициента повышения прочности бетона в трубе [Беленя, с.191]The value of the coefficient of increase in the strength of concrete in the pipe [Belene, p.191]
Несущая способность трубобетонной колонны N≤(AбяRбяkбя+AТрRy)φThe bearing capacity of pipe-concrete column N≤ (A R os os os + A k Tr R y) φ
где Aбя и AТр - площадь бетонного ядра и стальной трубы;where A b and A Tr - the area of the concrete core and steel pipe;
kбя - коэффициента повышения прочности бетона в трубе;k ba - coefficient of increase of concrete strength in the pipe;
Rбя=RПр и Ry - расчетные сопротивления бетона и стали;R ba = R CR and R y - the design resistance of concrete and steel;
φ - коэффициент устойчивости стержня трубобетонной колонны.φ is the coefficient of stability of the rod of the concrete column.
Приведенная гибкость Reduced flexibility
где ; ; ℓef - расчетная длина колонны;Where ; ; ℓ ef is the estimated column length;
- радиус бетонного ядра. - radius of the concrete core.
Назначаем ветви колонны из овальной в сечении трубы. Овальный стержень получен из трубы ⌀530·7 мм, А=115 см2, ix=24,0 см, iy=7,2 см, m=90,3 кг.Assign the branches of the column from the oval section of the pipe. The oval rod was obtained from a pipe ⌀ 530 · 7 mm, A = 115 cm 2 , i x = 24.0 cm, i y = 7.2 cm, m = 90.3 kg.
Вертикальный и горизонтальный размеры овального профиля (по оси, проходящей по середине толщины стенки)The vertical and horizontal dimensions of the oval profile (along the axis passing through the middle of the wall thickness)
2b=26,16 см. 2b = 26.16 cm.
Вертикальный и горизонтальный габариты овала профиляVertical and horizontal profile oval dimensions
2a+t0=78,48+0,7=79,18; 2b+t0=2·13,08+0,7=26,86 см.2 a + t 0 = 78.48 + 0.7 = 79.18; 2b + t 0 = 2 · 13.08 + 0.7 = 26.86 cm.
Моменты инерцииMoments of inertia
Моменты сопротивленияMoments of resistance
Радиусы ядра сеченияSection core radii
радиусы инерцииradii of inertia
Геометрическая и расчетная длина колонны из плоскости равна ℓ=1420; ℓef=µ·ℓ=1420 см.The geometric and calculated length of the column from the plane is ℓ = 1420; ℓ ef = μ · ℓ = 1420 cm.
Геометрическая и расчетная длина колонны в плоскости равна µ=1, ℓ=300; ℓef=µ·ℓ=300 см.The geometric and calculated length of the column in the plane is µ = 1, ℓ = 300; ℓ ef = μ · ℓ = 300 cm.
Максимальная гибкость λx=59,17Maximum flexibility λ x = 59.17
Заполняем овальный профиль мелкозернистым расширяющимся бетоном и превращаем стержень в трубобетонный.We fill the oval profile with fine-grained expanding concrete and turn the core into a concrete pipe.
Внешние габариты бетонного сечения ядра наибольший и наименьший 2a-t0=78,48-0,7=77,78; 2b-t0=2·13,08-0,7=25,46 см.The external dimensions of the concrete cross section of the core are the largest and smallest 2 a -t 0 = 78.48-0.7 = 77.78; 2b-t 0 = 2 · 13.08-0.7 = 25.46 cm.
Площадь сечения бетонного ядраThe cross-sectional area of the concrete core
Момент инерции бетонного ядраThe moment of inertia of the concrete core
Радиус инерции бетонного ядраRadius of inertia of concrete core
Приведенная гибкостьReduced flexibility
Несущая способность ветви трубобетонной колонныThe bearing capacity of the branch of the concrete pipe
Несущая способность ветви трубобетонной колонны увеличилась по сравнению со стальной ветвью колонны двутаврового сечения в 25596,4/18248,43=1,4 раза.The bearing capacity of the branch of the pipe-concrete column increased in comparison with the steel branch of the column of the I-section in 25596.4 / 18248.43 = 1.4 times.
Несущая способность ветви трубобетонной колонны увеличилась по сравнению со стальной ветвью колонны овальной в сечении вThe bearing capacity of the branch of the pipe-concrete column increased compared to the steel branch of the column oval in section in
25596,4/19424,88=1,3 paзa.25596.4 / 19424.88 = 1.3 times.
Эффект высокий.The effect is high.
Источники информацииInformation sources
1. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальностей вузов / В.М.Бондаренко, В.Г.Назаренко, В.И.Римшин; под редакцией В.М.Бондаренко - М., Высш. шк., 2007, 887 с.; ил.1. Reinforced concrete and stone structures: Textbook for construction specialties of universities / V.M. Bondarenko, V. G. Nazarenko, V. I. Rimshin; edited by V.M. Bondarenko - M., Higher. school, 2007, 887 p .; silt.
2. А.П.Кудзис. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальностей. - М., Высш. шк., 1989 - 264 с.2. A.P. Kudzis. Reinforced concrete and stone structures: A textbook for construction specialties. - M., Higher. school., 1989 - 264 p.
3. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Бороздин А.Ю. Способ разгрузки разрушающихся железобетонных консолей. В66С 7/00, E04G 23/02. Заявка 2006 112731/11, 17.04.2006. Патент России №2346878. Опубликовано 20.02.2009. Бюл. №5.3. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Borozdin A.Yu. The method of unloading collapsing reinforced concrete consoles.
4. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К. Способ усиления железобетонной колонны, утратившей несущую способность. Патент России №2274719. М., Кл. Е04G 23/02. Заявка №2004116028 от 2004.02.19. Бюл. №11. Опубликовано 20.04.2006. Трубобетонная. Прототип.4. Nezhdanov K.K., Tumanov V.A., Nezhdanov A.K. A method of reinforcing a reinforced concrete column that has lost its bearing capacity. Russian Patent No. 2274719. M., Cl. E04G 23/02. Application No. 2004116028 dated 2004.02.19. Bull. No. 11. Published on April 20, 2006. Concrete. Prototype.
5. Нежданов К.К., Туманов В.А, Нежданов А.К., Карев М.А. Рельсобалочная конструкция. Патент России №2191154. М., Кл. В66С 6/00, 7/08. Бюл №.24. Зарег. 20.10.2002.5. Nezhdanov K.K., Tumanov V.A., Nezhdanov A.K., Karev M.A. Rail and beam construction. Russian Patent No. 2191154. M., Cl.
6. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Туманов В.А., Карев М.А. Рельсобалочная конструкция. Патент России №2192381. М., Кл. В66С 6/00, 7/08. Бюл №.31. Зарег. 10.11.2002. Овал.6. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Tumanov V.A., Karev M.A. Rail and beam construction. Patent of Russia No. 2192381. M., Cl.
7. Нежданов К.К., Туманов В.А., Рубликов С.Г., Нежданов А.К. Способ повышения несущей способности цилиндрической трубы на изгиб. Патент России №2304479. Бюл. №23. Опубликовано 20.08.2007. Овал.7. Nezhdanov K.K., Tumanov V.A., Publishing S.G., Nezhdanov A.K. A method of increasing the bending capacity of a cylindrical pipe. Patent of Russia No. 2304479. Bull. Number 23. Published on August 20, 2007. Oval.
8. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Либаров А.В. «Способ управления напряженным состоянием рамы двухпролетного здания фундаментами с реактивными двигателями». Патент России №2319811. E02D 35/00 (2006.01). Заявка на изобретение №2005 116385/03 (018711). Бюл. №8. Опубликовано 20.03.2008.8. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Libarov A.V. "A way to control the stress state of a two-span building frame with foundations with jet engines." Patent of Russia No. 2319811. E02D 35/00 (2006.01). Application for invention No. 2005 116385/03 (018711). Bull. No. 8. Published on March 20, 2008.
9. Нежданов К.К., Карев М.А., Нежданов А.К., Щипалкин А.А. «Рама двухпролетного здания». Патент России №2 319817. Е04С 3/38 (2006.01). Заявка на изобретение №2005 116385/03 (018711). Бюл. №8. Опубликовано 20.03.2008. Трубобетонная.9. Nezhdanov K.K., Karev M.A., Nezhdanov A.K., Schipalkin A.A. "The frame of a two-span building." Patent of Russia No. 2 319817.
10. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Куничкин П.В. Способ исключения возможности обрушения металлических конструкций каркаса от пожара. Патент России RU №2411330. С1. Заявка №2009117090/03. 04.05.2009. МПК Е04В 1/94 (2006.01). Опубликовано 10.02.2011.10. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Kunichkin P.V. A way to eliminate the possibility of collapse of the metal frame structures from fire. Russian patent RU No. 2411330. C1. Application No. 2009117090/03. 05/04/2009.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129481/03A RU2477773C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Method to manufacture guncrete elements of steel double-branch pillar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129481/03A RU2477773C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Method to manufacture guncrete elements of steel double-branch pillar |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011129481A RU2011129481A (en) | 2013-01-20 |
| RU2477773C1 true RU2477773C1 (en) | 2013-03-20 |
Family
ID=48805140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011129481/03A RU2477773C1 (en) | 2011-07-15 | 2011-07-15 | Method to manufacture guncrete elements of steel double-branch pillar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2477773C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792875C1 (en) * | 2022-04-25 | 2023-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" | Mortar gate for pipe concrete columns |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2274719C2 (en) * | 2004-05-25 | 2006-04-20 | Пензенский государственный университет архитектуры и строительства | Reinforcement method for reinforced concrete pillar with decreased load-bearing capacity |
| KR20100055760A (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 이창남 | Construction method of centrifugally concrete filled hollow core tube column with pre-reinforced double skin panel zone |
-
2011
- 2011-07-15 RU RU2011129481/03A patent/RU2477773C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2274719C2 (en) * | 2004-05-25 | 2006-04-20 | Пензенский государственный университет архитектуры и строительства | Reinforcement method for reinforced concrete pillar with decreased load-bearing capacity |
| KR20100055760A (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | 이창남 | Construction method of centrifugally concrete filled hollow core tube column with pre-reinforced double skin panel zone |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КИКИН А.И. и др. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. - М.: Стройиздат, 1974, с.20-23, 31, рис.16-19, 27. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792875C1 (en) * | 2022-04-25 | 2023-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" | Mortar gate for pipe concrete columns |
| RU2817348C1 (en) * | 2023-05-31 | 2024-04-15 | Публичное акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы - Россети" | Method for joint production of sections of centrifuged reinforced concrete rack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011129481A (en) | 2013-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9765521B1 (en) | Precast reinforced concrete construction elements with pre-stressing connectors | |
| CN106088337B (en) | Large cantilever steel frame structure with pull rod and construction method thereof | |
| JP2001525022A (en) | Composite column of steel and concrete | |
| CN110688696B (en) | Method and device for determining parameters of a tunnel support structure | |
| WO2010088628A1 (en) | Adjustable and/or reusable brace, kicker and tie apparatus & method | |
| US20050050837A1 (en) | Meshed (porous) steel pipe/tube used as concrete reinforcement | |
| Zhou et al. | Seismic behavior of circular TSRC columns with studs on the steel section | |
| Khandaker et al. | Experimental & theoretical behavior of thin walled composite filled beams | |
| RU2477773C1 (en) | Method to manufacture guncrete elements of steel double-branch pillar | |
| RU2342501C1 (en) | Tubular building construction | |
| CN107246109A (en) | Framework and its construction method that real compound concrete filled steel tube coupled column combination beam is constituted | |
| Sulaiman et al. | Experimental evaluation of composite beam-to-column joint using cold-formed steel sections | |
| US20080184667A1 (en) | Concrete Reinforcement Apparatus and Method | |
| Tanjung et al. | Experimental investigation of the seismic performance of the R/C frames with reinforced masonry infills | |
| Naghipour et al. | Assessing influence of active and passive confinement on flexural behaviour of CFST beams | |
| Heena et al. | A Detailed Experimental Study on The Flexural Behaviour of Concrete Filled Steel Tube Beams | |
| RU2553688C1 (en) | Method of making composite arch | |
| Shim et al. | Enhanced design of precast concrete columns by optimal axial steels | |
| KR102109468B1 (en) | Hybrid Beam System for Underground Parking Using Post Tension | |
| RU2495987C2 (en) | Automated method to erect structure frame | |
| CN203222896U (en) | Plane outer joint of steel girder and thin concrete sheer wall | |
| WO2022173316A1 (en) | Building structure | |
| Frangi et al. | Composite slab with integrated installation floor using cellular beams | |
| Ozkok et al. | Performance comparisons of external strengthening methods for deficient RC frames | |
| Turk et al. | Seismic upgrade of RC buildings using CFRP sheets |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130716 |