буровая железобетонная колонна и способ ее возведения. Железобетонная колонна

Железобетонная колонна

Изобретение относится к строительству, в частности к железобетонным строительным элементам, воспринимающим статические и динамические сжимающие нагрузки. Железобетонная колонна содержит вписанные в поперечное сечение и расположенные вплотную друг к другу арматурные спирали, которые объединены между собой поперечными связями-хомутами. Хомуты выполнены из полосовой стали и установлены на внешней поверхности крайних спиралей с шагом, обеспечивающим совместность работы всех спиралей. Внутрь спиралей установлена монтажная продольная арматура, имеющая предел текучести 235 - 390 МПа, с креплением, преимущественно на прихватках, к спиралям. Эта арматура предназначена для надежной фиксации спиралей в проектном положении, в частности при бетонировании. Вдоль продольной оси колонны внутрь спиралей и в замкнутые области между спиралями установлена продольная высокопрочная арматура с пределом текучести не менее 500 МПа, которая крепится к спиралям преимущественно на проволочных скрутках. Изобретение позволяет повысить несущую способность и деформативность железобетонной колонны. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к железобетонным строительным элементам, воспринимающим сжимающие статические и динамические нагрузки.

Известен железобетонный строительный элемент [1] армированный винтовой спиралью с заполнением ядра дисперсно армированным бетоном. Недостатками этого элемента являются сравнительно малая несущая способность и деформативность железобетонного элемента. Наиболее близким к изобретению является железобетонный строительный элемент, включающий винтовую спираль [2] Недостатками данного элемента являются малая несущая способность и деформативность элемента. Цель изобретения повышение несущей способности и деформативности железобетонных строительных элементов, воспринимающих сжимающие статические и динамические нагрузки. Цель достигается тем, что железобетонная колонна, содержащая арматурный каркас, образованный продольными стержнями, объединенными спиральной арматурой, и имеющий монтажную продольную арматуру, снабжена по крайней мере двумя дополнительными арматурными каркасами, причем все каркасы расположены вплотную друг к другу и объединены между собой поперечными связями-хомутами из полосовой стали. Кроме того, цель достигается тем, что колонна снабжена дополнительной продольной арматурой из высокопрочной стали, размещенной внутри арматурных каркасов и в замкнутых областях, образованных смежными арматурными каркасами. На фиг.1 представлена железобетонная колонна, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, вид сбоку; на фиг.3 диаграммы "напряжение относительная деформация" (

), полученные в результате проведения экспериментальных исследований. Железобетонная колонна (фиг.1) содержит вписанные в поперечное сечение и расположенные вплотную друг к другу арматурные спирали 1, которые объединены между собой поперечными связями-хомутами 2. Хомуты 2 выполнены из полосовой стали и установлены по внешней поверхности крайних спиралей с определенным шагом по длине колонны (фиг.2). Внутрь пространства 3, ограниченного арматурными спиралями 1, установлена монтажная продольная арматура 4 с креплением, преимущественно на прихватках, к спиралям. Монтажная продольная арматура 4 имеет предел текучести 235-390 МПа (класс А-1 А-III) и предназначена для надежной фиксации спиралей 1 в проектном положении, в частности при бетонировании. Расположение монтажной продольной арматуры 4 выбирается, как правило, по 2-4 стержня внутри каждого спирального кольца с равномерным распределением по окружности. Вдоль продольной оси колонны внутри пространства 3, ограниченного спиралями 1, и в замкнутые области 5 между спиралями 1, которые тоже можно рассматривать как обоймы, установлена дополнительная продольная высокопрочная арматура 6 с пределом текучести не менее 500 МПа (класс А-IV A-VI, проволока В-II). Высокопрочная арматура 6 крепится к арматурным спиралям 1, преимущественно на проволочных скрутках. Кроме того, может быть использован и другой способ закрепления, не ухудшающий прочностные и деформативные характеристики этой арматуры (в частности, сварные способы, например прихватка, не допускаются). Арматура с пределом текучести менее 500 МПа не может быть использована в данном случае, так как имеет недостаточную деформативность, соответствующую пределу текучести (около 0,2-0,5%), и ее введение не приведет к повышению деформативности и несущей способности колонны. Следует отметить, что продольная высокопрочная арматура 6 может одновременно выполнять роль монтажной продольной арматуры 4, при этом последнюю можно исключить. Эффект от такого решения будет заключаться, очевидно, в снижении расхода арматуры. Однако необходимо учитывать, что потребуется крепление витков спиралей 1 к продольной высокопрочной арматуре 6, при этом сварные способы исключаются, так как приводят к снижению прочностных и деформативных свойств высокопрочных сталей. Смонтированный таким образом арматурный каркас колонны заполнен бетоном (позиции 3, 5 и 7). Железобетонная колонна работает следующим образом. При восприятии сжимающей статической или динамической нагрузки колонна начинает деформироваться. При достижении продольных относительных деформаций около 0,2 бетон, расположенный вне обоймы, начинает разрушаться. Бетон внутри спиралей 1 (пространства 3) продолжает воспринимать нагрузку, так как деформируется в стесненных условиях, поскольку спирали препятствуют поперечным деформациям, создавая эффект обоймы. Бетон в замкнутых областях 5 между спиралями тоже деформируется в стесненных условиях, так как оказывается "окруженным" со всех сторон витками соприкасающихся спиралей, а раздвижке спиралей относительно друг друга препятствуют хомуты 2. Таким образом, в отличие от одной вписанной спирали, большая часть сечения колонны работает в стесненных условиях. Диаграмма деформирования железобетонной колонны, армированной одной вписанной в поперечное сечение спиралью без хомутов (прототип), представлена на фиг.3, позиция 8. Определяющим условием работы предлагаемой колонны на запредельной стадии деформирования (фиг.3, позиция 9 диаграмма

колонны, состоящей из четырех спиралей 1 без хомутов 2) является обеспечение процента объемного содержания хомутов (Mx ) равным или большим, чем процент объемного содержания спиралей (Mcп), т.е. должно выполняться условие Mx

Mcп. В противном случае происходит разрыв хомутов при относительных деформациях 0,6 0,8 колонна теряет свою несущую способность, при этом на диаграмме

не реализуется ниспадающая ветвь (фиг. 3, позиция 10). Важно отметить, что хомуты 2 в некоторой степени способствуют созданию эффекта обоймы для областей 7 поперечного сечения железобетонной колонны, которые с одной стороны ограничены витками спиралей 1, а с другой (у свободной поверхности) хомутами 2. Это также способствует повышению несущей способности колонны. Шаг хомутов 2 должен быть выбран таким, чтобы обеспечивалась совместность работы всех спиралей в поперечном сечении колонны (приблизительно должен соответствовать диаметру одной спирали). При дальнейшем деформировании колонны относительные продольные деформации достигают 0,8 1,3% (фиг.3, позиция 11), витки арматурных спиралей 1 вступают в стадию текучести, однако, разрушения железобетона еще не наступает, поскольку введенная высокопрочная арматура 6 при таких деформациях сжатия сохраняет несущую способность (ее устойчивость сохраняется, очевидно, за счет бетона). При этом происходит перераспределение усилий с бетона на высокопрочную арматуру, при этом витки спиралей пока не разрушаются, следовательно, бетон работает в условиях объемного напряженного состояния и продолжает воспринимать нагрузку. За счет этого усилия возрастают, а деформативность железобетона увеличивается до 1,1-1,5 при максимальной несущей способности (фиг.3, позиция 12). При дальнейшем нагружении происходит выход на ниспадающую ветвь диаграммы

, витки арматурных спиралей разрываются, происходит интенсивное деформирование и разрушение бетона и высокопрочной арматуры 6. Продольные относительные деформации в момент разрушения составляют около 4 Таким образом, энергоемкость деформирования железобетонной колонны (площадь под диаграммой

) вследствие увеличения деформативности и повышения максимальных напряжений (фиг.3) существенно повысилась. Следовательно, повысилась несущая способность железобетонной колонны. Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в повышении несущей способности и деформативности железобетонных строительных элементов, воспринимающих сжимающие статические и динамические нагрузки, за счет: применения трех или более вписанных в поперечное сечение арматурных спиралей, объединенных хомутами, что обеспечивает большую (в сравнении с прототипом) площадь поперечного сечения, работающую в условиях объемного напряженного состояния; введения дополнительной продольной высокопрочной арматуры, что обеспечивает перераспределение усилий с бетона на арматуру и повышение деформативности бетона в обойме.

Формула изобретения

1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ КОЛОННА, содержащая арматурный каркас, образованный продольными стержнями, объединенными спиральной арматурой, и имеющий монтажную продольную арматуру, отличающаяся тем, что она снабжена по крайней мере двумя дополнительными арматурными каркасами, причем все каркасы расположены вплотную друг к другу и объединены между собой поперечными связями-хомутами из полосовой стали. 2. Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительной продольной арматурой из высокопрочной стали, размещенной внутри арматурных каркасов и в замкнутых областях, образованных смежными арматурными каркасами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

Буровая железобетонная колонна и способ ее возведения

Изобретение относится к области строительства в стесненных условиях. Железобетонная колонна, состоящая из верхней опорной и нижней фундаментной частей, включает замоноличенный бетонной смесью арматурный каркас и закладные детали. Новым является то, что колонна выполнена в неизвлекаемой опалубке с эквивалентным максимальным внешним диаметром арматурного каркаса dk < Dc на величину , определяемую из приведенной зависимости, а закладные детали размещены в верхней опорной части колонны в уровнях отметок фундаментной плиты и отметок плит перекрытия и выполнены в виде замкнутых контуров с ребрами жесткости, при этом нижняя часть колонны снабжена призабойной камерой и фиксаторами. Способ возведения буровой железобетонной колонны включает операции изготовления колонны с закладными деталями бетонированием в неизвлекаемой опалубке в проектном положении в скважине с замоноличиванием. Новым в способе является то, что колонну выполняют из верхней опорной части и нижней фундаментной части, причем скважину бурят диаметром Dc

Dк+2

г+2

, погружают арматурный каркас колонны вертикально в скважину с зазором от дна скважины на величину P

1. Область техникиИзобретение относится к строительству, особенно в стесненных условиях, в частности к элементам и способам монолитного возведения элементов зданий и сооружений, а именно опорных железобетонных элементов.2. Уровень техникиИзвестно устройство для передачи давления на нижележащие плотные слои грунта, образуемые путем заполнения бетоном пробуренных скважин /Краткий политехнический словарь. - М: Гос.изд. технико-теоретической литературы, 1956 г., с.830, реф. "Свая"/.Известно устройство в виде вертикальной опоры для поддержания элементов перекрытий сооружения /Краткий политехнический словарь. -М: Гос.изд. технико-теоретической литературы, 1956 г., с.429, реф. "Колонна"/.Известны колонны с элементами сопряжения в уровнях перекрытия, выполненные с образованием обечайки, а также колонны не только круглого сечения, но и квадратного /Пат. РФ №2197578, МПК (7) Е 04 В 1/18, 2000 г/.Для колонн произвольного сечения отличительным признаком может служить эквивалентный диаметр - максимальное расстояние от геометрического центра поперечного сечения колонны до кривой второго порядка (окружность, эллипс и др.), описанной вокруг точек контура сечения колонны /Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. - М.: Изд. Физмат литературы, 1962, с. 167, 219, 428/.Известна железобетонная опора, содержащая замоноличенный бетонной смесью остов, включающий арматуру и узлы связи (Пат. РФ №2094575, МПК (6) Е 04 С 5/01, Е 04 В 1/16, 1991).Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому техническому результату в части устройства является железобетонная колонна, включающая замоноличенный бетонной смесью арматурный каркас и закладные детали, состоящая из верхней опорной и нижней фундаментной частей (см., например, МЕТЕЛЮК Н.С. и др. Сваи и свайные фундаменты, Киев, “Будивельник”, 1977, с.49-51).Известен способ возведения колонн, включающий установку арматуры каркасов колонн, монтаж арматурных каркасов, установку опалубки и бетонирование элементов каркаса (RU Заявка №99118847/03, 2001, Е 04 В 1/16).Известен также принятый заявителем за наиболее близкий аналог (прототип в части способа) способ возведения буровой железобетонной колонны, включающий операции изготовления колонны с закладными деталями, бетонированием в неизвлекаемой опалубке в проектном положении в скважине с замоноличиванием (Юркевич П.Б. "Буровые колонны - новая реальность." //"Подземное пространство мира", 2001, №4, с.12-21, ISSN 0869-799X, ТИМР, Москва).Недостаток известных устройств и способов их установки - невозможность совмещения работ нулевого цикла с работами по возведению элементов здания или сооружения выше нулевой отметки.3. Сущность изобретения3.1. Результат решения технической задачиТехнический результат - повышение точности по вертикали при установке опорных фундаментных и несущих конструкцию здания или сооружения элементов и возможность возведения здания, сооружения одновременно вверх и вниз ниже нулевой отметки.3.2. Сущность изобретенияЖелезобетонная колонна, включающая замоноличенный бетонной смесью арматурный каркас и закладные детали, состоящая из верхней опорной и нижней фундаментной частей, согласно изобретению выполнена в неизвлекаемой опалубке с эквивалентным максимальным внешним диаметром арматурного каркаса Dк на величину

=(2

г+2

),где Dc - диаметр буровой скважины, в которую установлена колонна;

г - эксцентриситет проекции геометрической оси относительно проекции оси центра масс колонны в плоскости ее верха;

- отклонение оси буровой скважины от вертикали;

- отклонение оси буровой скважины в плане;а закладные детали размещены в верхней опорной части колонны в уровнях отметок фундаментной плиты и отметок плит перекрытия и выполнены в виде замкнутых контуров с ребрами жесткости, при этом нижняя часть колонны снабжена призабойной камерой и фиксаторами.В железобетонной колонне арматурный каркас выполнен из стали, а неизвлекаемая опалубка выполнена из трубы круглого или квадратного сечения.Неизвлекаемая опалубка размещена в верхней опорной части колонны, часть арматурного каркаса, размещенная в нижней фундаментной части колонны, соединена наложением "внахлест" с частью арматурного каркаса, размещенной в верхней опорной части с заделкой элементов арматурного каркаса. При этом эквивалентный наружный диаметр части арматурного каркаса, размещенной в верхней опорной части колонны, равен или меньше внутреннего диаметра неизвлекаемой опалубки, эквивалентный внутренний диаметр части арматурного каркаса, размещенной в нижней фундаментной части колонны, равен или больше наружного диаметра неизвлекаемой опалубки.В способе возведения буровой железобетонной колонны, включающем операции изготовления арматурного каркаса колонны с закладными деталями бетонированием в неизвлекаемой опалубке в проектном положении в скважине с замоноличиванием, согласно изобретению колонну выполняют из верхней опорной части и нижней фундаментной части, причем скважину бурят диаметромDс

Dк+2

г+2

,где Dк - максимальный эквивалентный диаметр арматурного каркаса колонны,

г - эксцентриситет проекции геометрической оси относительно проекции оси центра масс колонны в плоскости верха колонны,

- отклонение оси буровой скважины от вертикали,

- отклонение оси буровой скважины в плане,погружают арматурный каркас колонны вертикально в скважину с зазором от дна скважины на величину Р

=(2

г+2

) для компенсации эксцентриситета колонны и компенсации дефектов бурения скважины при ее возведении, что обеспечивает повышенную точность установки колонны в проектное положение.Верхняя часть арматурного каркаса колонны (7) собирается из рабочих продольных и распределительных кольцевых или спиральных стержней и практически ничем не отличается от арматурного каркаса традиционной буронабивной сваи.Для обеспечения связи буровой колонны с плитами перекрытий подземных этажей и фундаментной плитой в арматурном каркасе верхней части (7) установлены закладные детали (9) в виде труб меньшего диаметра с радиально приваренными ребрами жесткости. Диаметр закладных труб меньше диаметра неизвлекаемой трубы-опалубки (2) на удвоенную ширину опорной кольцевой врезной консоли, позволяющей осуществить опирание перекрытий и фундаментной плиты на буровую колонну по принципу "бетон на бетон" без учета работы трубы-опалубки (2), что обеспечивает необходимую для подземных сооружений огнестойкость несущих конструкций. Длина закладных деталей (9) принимается равной не менее суммы толщины примыкающего в узлах связи с буровой колонной перекрытия (фундаментной плиты) и утроенной величины монтажного допуска по высоте колонны (3х100 мм).Радиально приваренные к закладной трубе ребра жесткости компенсируют ослабление несущей способности колонны во время вырубки бетона при выполнении опорных врезных консолей узлов связи с перекрытиями и фундаментной плитой. Ребра жесткости служат также для соосной стыковки продольных рабочих стержней верхней части арматурного каркаса колонны (7) между собой электросварным способом.Верхняя часть арматурного каркаса колонны (7) в уровне низа заделки (5) в нижней части арматурного каркаса колонны (8) жестко закрепляется в неизвлекаемой трубе-опалубке (2) приваркой к внутреннему стопорному кольцу.Нижняя часть арматурного каркаса колонны (8) собирается из рабочих продольных и распределительных кольцевых или спиральных стержней и жестко соединяется нахлесточными сварными соединениями с неизвлекаемой трубой-опалубкой (2) в зоне заделки (5).Нижняя часть арматурного каркаса колонны (8) снабжается призабойной камерой (4) с фиксаторами (6) для закрепления нижней части арматурного каркаса колонны (8) от горизонтальных смещений как на завершающей стадии монтажа цельного арматурного каркаса в буровой скважине, так и в процессе замоноличивания колонны.Призабойная камера (4) позволяет исключить перемешивание бетонной смеси в процессе замоноличивания колонны методом вертикально-перемещающейся внутри арматурного каркаса (7, 8) трубы с осевшим на дно скважины буровым шламом, а также позволяет выполнить уширение и цементацию для обеспечения высокой несущей способности колонны по грунтовому основанию. Призабойная камера (4) рассчитывается на суммарное давление столба бетонной смеси, веса цельного арматурного каркаса (7, 8), а также веса засыпки зернистым материалом (гравием или щебнем) зазора между стенками скважины и трубой-опалубкой (2).Внутри верхней и нижней частей (7, 8) арматурного каркаса колонны закладывается сквозной технологический трубопровод (13), верх которого выведен выше головы возводимой колонны, а низ - в призабойную камеру (4). Технологический трубопровод (13) служит для проверки инклинометром вертикальности положения цельного арматурного каркаса на монтаже, последующей за замоноличиванием колонны индивидуальной уточняющей геологоразведки, промывки призабойной камеры (4) от бурового шлама, а также образования уширенной подошвы и цементации грунтового основания.Индивидуальная уточняющая геологоразведка, производимая через технологический трубопровод (13) в основании буровой колонны позволяет оценить реальное геологическое строение и несущую способность грунтов непосредственно в ее основании, при необходимости принять меры по повышению несущей способности, исключить риск использования буровых колонн при возведении конструкций зданий одновременно вверх и вниз ниже нулевой отметки.Способ возведения буровой колонныСпособ возведения буровой колонны совмещает операции изготовления и установки колонны в проектное положение, позволяет осуществить центрирование ее арматурного каркаса с компенсацией эксцентриситета проекции геометрической оси и проекции оси центра масс.Способ предусматривает бурение скважины (10) диаметром Dc>Dk на величину

=(2

г+2

) с учетом возможного отклонения оси скважины в плане и от вертикали, как правило, под защитой глинистого раствора.Конструкция узлов связи буровой колонны с перекрытиями подземных этажей и фундаментной плитой определяет допуск по высотному положению головы колонны после возведения ±100 мм. Соответствующий допуск предъявляется и для глубины буровой скважины. Поскольку упомянутый допуск в процессе бурения скважины сложно обеспечить, способ возведения предусматривает выполнение выравнивающей подсыпки зернистым материалом (щебень или гравий фракции 40-70 мм) на ее дно в случае превышения расчетной глубины скважины более чем на 100 мм и после зачистки дна скважины от осевшего разбуренного грунта или породы. При использовании в процессе бурения глинистого раствора после завершения бурения скважины выполняется замена отработанного глинистого раствора на свежеприготовленный.Количество необходимого для подсыпки зернистого материала определяется расчетным путем после замера глубины пробуренной скважины. Трамбовка зернистого материала подсыпки производится с использованием стандартного навесного бурового оборудования. Затем производится повторный замер глубины скважины и при необходимости повторная подсыпка зернистого материала на дно и его трамбовка.Погружение (11) цельного арматурного каркаса (2, 7, 8) в скважину осуществляется автомобильным краном с необходимыми для этих целей характеристиками.Погруженный арматурный каркас (2, 7, 8) посредством призабойной камеры (4) опирается на дно буровой скважины, засыпанное трамбованным зернистым материалом, и фиксаторы (6) врезаются в него. Затем над головой верхней части арматурного каркаса (2, 7) колонны устанавливается инвентарный центрирующий кондуктор, оборудованный системой горизонтальных и вертикальных гидродомкратов. Опорная рама центрирующего кондуктора временно жестко фиксируется к форшахте.Центрированию (11) цельного арматурного каркаса (2, 7, 8) предшествует подъем каркаса вертикальными гидродомкратами кондуктора на величину P

0,lDc по отношению к верху выравнивающей подсыпки на дне скважины. Призабойная камера (4) при этом "отрывается" от дна скважины на ту же величину и каркас свободно зависает в скважине, занимая вертикальное положение под действием собственной силы тяжести (состояние "отвеса"). Компенсация эксцентриситета проекции геометрической оси и проекции оси центра масс достигается конструкцией арматурного каркаса (7, 8).Центрирование (11) арматурного каркаса в плане выполняется системой горизонтальных гидродомкратов. Заключительной операцией центрирования является проверка вертикальности цельного арматурного каркаса (2, 1, 8) с помощью инклинометра, устанавливаемого в технологическом трубопроводе (13).Затем выверенный в плане и занимающий положение "отвеса" каркас колоны посредством вертикальных гидродомкратов кондуктора синхронно погружается на дно скважины. Фиксаторы (6) призабойной камеры (4) при этом врезаются в засыпку зернистым материалом на дне скважины, фиксируя таким образом нижнюю часть арматурного каркаса (8) от смещения в процессе замоноличивания.Замоноличивание (12) колонны производится непрерывно методом вертикально перемещавшейся внутри цельного арматурного каркаса (7, 8) бетонолитной трубы с параллельным тампонажем (засыпкой) зернистым материалом (щебнем или гравием фракции 40-70 мм) зазора между неизвлекаемой трубой-опалубкой (2) и стенками скважины. Тампонаж начинается после завершения замоноличивания нижней части арматурного каркаса (8) и параллельно с замоноличиванием верхней части арматурного каркаса (7). Предварительно жестко закрепляется на форшахте верхняя часть арматурного каркаса (2, 7) и снимается инвентарный центрирующий кондуктор.После возведения буровой колонны через технологический трубопровод, торцы которого на время замоноличивания колонны заглушены деревянными или гипсовыми пробками, производится индивидуальная уточняющая геологоразведка в ее основании.Такая дополнительная геологоразведка в дополнение к указанному техническому результату позволяет исключить риск недопустимой осадки колонны из-за несоответствия реальных геологических условий принятым в проекте, а также принять правильное решение в построечных условиях по необходимости и величине уширения и цементации грунтового основания колонны для гарантии несущей способности при строительстве зданий и сооружений одновременно вверх и вниз ниже нулевой отметки.Технологический трубопровод (13), выведенный ниже призабойной камеры (4), позволяет произвести промывку бурового шлама, осевшего на дне скважины и оставшегося в камере после замоноличивания колонны, и выполнить, как минимум, цементационную опрессовку основания, если не требуется выполнения уширения или большего объема цементационных работ.Способ возведения обеспечивает точность выполнения буровой железобетонной колонны с отклонением ее оси от вертикали не более 1:500 и ±5 мм - в плане.4. Возможность осуществления изобретенияСовмещение в единой конструкции функций фундаментного элемента и вертикального несущего элемента здания или сооружения и способ возведения колонны повышают точность монтажа, а также обеспечивают универсальность и позволяют одновременно (параллельно) и/или последовательно (в любой последовательности) выполнять работы выше и ниже нулевой земляной отметки.При строительстве многофункционального комплекса "Царев сад", а также подземной пятиуровневой автостоянки МФГЦ "Арбат-Центр" в г. Москве осуществлено возведение буровых железобетонных колонн предложенным способом.Реализация такого крупномасштабного проекта, как "Царев сад", была бы невозможна без использования новой конструкции и технологии возведения буровых колонн, специально разработанных для этого объекта. Для того чтобы подчеркнуть принципиальные отличия примененного решения от буровых свай, введен в употребление термин "буровые колонны". Никаких ограничений по опережающему строительству надземных частей зданий над подземными реализуемый проект не предусматривал. Учитывалось, что чем быстрее растут надземные этажи, тем больше пригруз котлована и ниже величина деформаций окружающего грунтового массива и возводимых конструкций. 225 буровых колонн длиной 26,5 м возведены с поверхности стройплощадки с высокой точностью в качестве постоянных несущих конструкций, не требующих никакого последующего усиления или доработки.Точность выполнения колонн (отклонение от вертикали не более 1:500) достигалась за счет использования собственной силы тяжести цельных арматурных каркасов диаметром 720/980 мм при их центрировании в скважинах диаметром 1,2 м, пробуренных под защитой бентонитового раствора. С учетом конструкции узлов сопряжения буровых колонн с перекрытиями подземных этажей и фундаментной плитой проектом был установлен допуск на отклонение оси колонн от вертикали не более 1:500, допуск по высотному отклонению голов колонн ±100 мм.Верхняя часть каждого арматурного каркаса заключалась в неизвлекаемую стальную трубу-опалубку диаметром 720 мм. Нижняя часть собиралась из арматурных стержней на основе стальных колец диаметром 920 мм и снабжалась призабойной камерой.После набора бетоном буровых колонн необходимой прочности производилась индивидуальная уточняющая геологоразведка в их основании. Для этой цели использовались закладные трубы, выведенные в призабойную камеру и предварительно заглушенные деревянными пробками.Возведение первого же десятка буровых колонн доказало правильность концептуального подхода к обеспечению их несущей способности по основанию в сложных геологических условиях. Как показали данные индивидуальной геологоразведки, выполненной в основаниях колонн, фактическое геологическое строение часто существенно отличалось от данных предварительных геоизысканий, произведенных достаточно детально. Местами кровля разрушенных известняков, мергелей и доломитов имела провалы (глубиной до 4 м) между крупными полускальными блоками, заполненные мергелистыми глинами и известковой мукой. Подтвердилось и предположение о достаточно большом количестве бурового шлама, оседающего на дне скважин и о сложности его удаления с такой глубины обычными методами. По результатам индивидуальной геологоразведки принималось решение о глубине выполнения уширения подошвы каждой колонны путем размыва грунтов и межблоковых прослоек струей воды под давлением и последующей струйной цементацией.Для сопряжения буровых колонн с плитами перекрытий подземных этажей разработаны принципиально новые, конструктивно унифицированные, простые и надежные на всех стадиях строительства, огнестойкие при эксплуатации подземных сооружений узлы.Новая конструкция и технология возведения буровых колонн стали также ключевым звеном полузакрытого способа строительства пятиуровневой подземной автостоянки МФГЦ "Арбат-Центр" с двухэтажным технологическим корпусом и проектируемым 13-этажным офисным корпусом над ней.59 буровых колонн диаметром 720/120 см и длиной 22,5 м установлены на поверхности стройплощадки с высокой точностью в качестве постоянных несущих конструкций, не требующих никакого последующего усиления или доработки. Из-за крайней стесненности условий строительства временная строительная площадка была перенесена на покрытие подземной автостоянки сразу после его возведения.

Формула изобретения

1. Железобетонная колонна, включающая замоноличенный бетонной смесью арматурный каркас и закладные детали, состоящая из верхней опорной и нижней фундаментной частей, отличающаяся тем, что колонна выполнена в неизвлекаемой опалубке с эквивалентным максимальным внешним диаметром арматурного каркаса dк < Dc на величину

=(2

г+2

),где Dc - диаметр буровой скважины, в которую установлена колонна;

- отклонение оси буровой скважины от вертикали;

- отклонение оси буровой скважины в плане,а закладные детали размещены в верхней опорной части колонны в уровнях отметок фундаментной плиты и отметок плит перекрытия и выполнены в виде замкнутых контуров с ребрами жесткости, при этом нижняя часть колонны снабжена призабойной камерой и фиксаторами.2. Железобетонная колонна по п.1, отличающаяся тем, что арматурный каркас выполнен из стали, неизвлекаемая опалубка выполнена из трубы круглого или квадратного сечения.3. Железобетонная колонна по п.1, отличающаяся тем, что неизвлекаемая опалубка размещена в верхней опорной части колонны, часть арматурного каркаса, размещенная в нижней фундаментной части колонны, соединена наложением "внахлест" с частью арматурного каркаса, размещенной в верхней опорной части с заделкой элементов арматурного каркаса.4. Железобетонная колонна по п.1, отличающаяся тем, что эквивалентный наружный диаметр части арматурного каркаса, размещенной в верхней опорной части колонны, равен или меньше внутреннего диаметра неизвлекаемой опалубки, эквивалентный внутренний диаметр части арматурного каркаса, размещенной в нижней фундаментной части колонны, равен или больше наружного диаметра неизвлекаемой опалубки.5. Способ возведения буровой железобетонной колонны, включающий операции изготовления арматурного каркаса колонны с закладными деталями бетонированием в неизвлекаемой опалубке в проектном положении в скважине с замоноличиванием, отличающийся тем, что колонну выполняют из верхней опорной части и нижней фундаментной части, причем скважину бурят диаметромDc

Dк+2

г+2

,где Dк - максимальный эквивалентный диаметр арматурного каркаса колонны;

г - эксцентриситет проекции геометрической оси относительно проекции оси центра масс колонны в плоскости верха колонны;

- отклонение оси буровой скважины от вертикали;

- отклонение оси буровой скважины в плане,погружают арматурный каркас колонны вертикально в скважину с зазором от дна скважины на величину P

РИСУНКИ

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

www.findpatent.ru

Железобетонная колонна - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Железобетонная колонна

Cтраница 2

Железобетонные колонны фахверков ( серия КЭ-01-55) предназначаются для продольных и торцевых фахверков одноэтажных одно -, двух - и многопролетных зданий, бескрановых и оборудованных мостовыми опорными кранами для строительства в I-IV географических районах ветровой нагрузки. [16]

Железобетонные колонны рабочих площадок находятся в более благоприятных условиях эксплуатации по - сравнению с балками и плитами перекрытий. Оси испытывают в основном влияние лучистого нагрева от наружной поверхности стенок ковшей. Еще меньше нагреваются стенки чугуновозов, облицованных изнутри огнеупорным кирпичом. [17]

Железобетонные колонны рабочих площадок находятся в более благоприятных условиях эксплуатации по сравнению с балками и плитами перекрытий. Они испытывают в основном влияние лучистого нагрева от наружной поверхности стенок ковшей. Еще меньше нагреваются стенки чугуновозов, облицованных изнутри огнеупорным кирпичом. [18]

Железобетонные колонны одноэтажных зданий могут быть бесконсольные, применяемые в зданиях без мостовых кранов, и с консолями для опирания подкрановых балок. По сравнению с прямоугольными двухветвевые колонны обладают повышенной жесткостью, но более трудоемки в изготовлении. [19]

Железобетонные колонны торцевых фахверков запроектированы также без стальных стоек в качестве верхней части. Эти колонны могут быть прямоугольными, призматическими или ступенчатыми. Нижний конец колонн во всех случаях крепится к фундаменту шарнир-но. Такое решение ( ЦНИИпромзданий, шифр 460 - 75) позволяет уменьшить расход стали. [20]

Железобетонные колонны каркаса здания в наружных стенах также требуют утепления, поэтому обычно их стараются разместить внутри здания или частично заделывают в стены. [21]

Железобетонная колонна квадратного поперечного сечения армирована четырьмя стальными стержнями, площадь поперечного сечения которых составляет 1 / 0 от площади поперечного сечения колонны. Допускаемое напряжение для бетона равно 60 кг см, для арматуры 1200 кг сл. Каковы должны быть стороны сечения колонны и диаметр стержней. [22]

Железобетонная колонна квадратного поперечного сечения армирована четырьмя стальными стержнями, площадь поперечного сечения которых составляет 1 / 0 от площади поперечного сечения колонны. Допускаемое напряжение для бетона равно 60 кг см1, для арматуры 1200 кг смг. Каковы должны быть стороны сечения колонны и диаметр стержней. [23]

Железобетонная колонна квадратного поперечного сечения армирована четырьмя стальными стержнями, площадь поперечного сечения которых составляет 1 % от площади поперечного сечения колонны. Колонна несет нагрузку 100 г. Каковы должны быть стороны сечения колонны и диаметр стержней. [24]

Железобетонная колонна квадратного поперечного сечения нагружена силой 100 г. Колонна армирована четырьмя стальными стержнями, площадь поперечного сечения которых составляет 1 / 0 от площади поперечного сечения кото лонны. [25]

Железобетонную колонну испытали на прочность молотком Кашкарова. [26]

Если железобетонные колонны, фермы и конструкции имеют специальные металлические закладные части, то электропроводки крепят только к этим закладным частям. При отсутствии закладных частей электропроводки следует закреплять обхватывающими хомутами. [27]

Камни бортовые бетонные и железобетонные Колонны железобетонные для зданий. [28]

Размеры железобетонных колонн определяют из условия прочности бетона на сжатие. Арматуру при этом на прочность не рассчитывают. [29]

Монтаж железобетонных колонн осуществляют при помощи кранов с предварительной раскладкой в зоне монтажа или непосредственно с транспортных средств. [30]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

буровая железобетонная колонна и способ ее возведения - патент РФ 2229557

Классы МПК:	E02D5/00 Шпунтовые стенки, сваи и подобные строительные элементы для возведения фундаментовE02D5/38 изготовляемые с использованием обсадных труб или иных оболочек E02D5/60 сваи с защитной оболочкой E02D5/66 обсадные трубы и прочие оболочки
Автор(ы):	Юркевич П.Б. (RU)
Патентообладатель(и):	ООО "Инженерное бюро Юркевича" (RU)
Приоритеты:	подача заявки:2003-06-02 публикация патента:27.05.2004

буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

, определяемую из приведенной зависимости, а закладные детали размещены в верхней опорной части колонны в уровнях отметок фундаментной плиты и отметок плит перекрытия и выполнены в виде замкнутых контуров с ребрами жесткости, при этом нижняя часть колонны снабжена призабойной камерой и фиксаторами. Способ возведения буровой железобетонной колонны включает операции изготовления колонны с закладными деталями бетонированием в неизвлекаемой опалубке в проектном положении в скважине с замоноличиванием. Новым в способе является то, что колонну выполняют из верхней опорной части и нижней фундаментной части, причем скважину бурят диаметром Dc буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

Dк+2

г+2

, погружают арматурный каркас колонны вертикально в скважину с зазором от дна скважины на величину P буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

0,1 Dc, вертикально центрируют с компенсацией эксцентриситета и фиксируют верхнюю часть от горизонтальных смещений, вертикально опускают на основание скважины с фиксированием нижней части фиксаторами, замоноличивают бетоном снизу вверх нижнюю фундаментную часть колонны и внутреннюю часть неизвлекаемой опалубки верхней опорной части колонны. Технический результат изобретения состоит в повышении точности по вертикали при установке опорных фундаментных и несущих конструкцию здания или сооружения элементов и возможность возведения здания, сооружения одновременно вверх и вниз ниже нулевой отметки. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил. 1. Область техникиИзобретение относится к строительству, особенно в стесненных условиях, в частности к элементам и способам монолитного возведения элементов зданий и сооружений, а именно опорных железобетонных элементов.2. Уровень техникиИзвестно устройство для передачи давления на нижележащие плотные слои грунта, образуемые путем заполнения бетоном пробуренных скважин /Краткий политехнический словарь. - М: Гос.изд. технико-теоретической литературы, 1956 г., с.830, реф. "Свая"/.Известно устройство в виде вертикальной опоры для поддержания элементов перекрытий сооружения /Краткий политехнический словарь. -М: Гос.изд. технико-теоретической литературы, 1956 г., с.429, реф. "Колонна"/.Известны колонны с элементами сопряжения в уровнях перекрытия, выполненные с образованием обечайки, а также колонны не только круглого сечения, но и квадратного /Пат. РФ №2197578, МПК (7) Е 04 В 1/18, 2000 г/.Для колонн произвольного сечения отличительным признаком может служить эквивалентный диаметр - максимальное расстояние от геометрического центра поперечного сечения колонны до кривой второго порядка (окружность, эллипс и др.), описанной вокруг точек контура сечения колонны /Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. - М.: Изд. Физмат литературы, 1962, с. 167, 219, 428/.Известна железобетонная опора, содержащая замоноличенный бетонной смесью остов, включающий арматуру и узлы связи (Пат. РФ №2094575, МПК (6) Е 04 С 5/01, Е 04 В 1/16, 1991).Наиболее близкой по своей сущности и достигаемому техническому результату в части устройства является железобетонная колонна, включающая замоноличенный бетонной смесью арматурный каркас и закладные детали, состоящая из верхней опорной и нижней фундаментной частей (см., например, МЕТЕЛЮК Н.С. и др. Сваи и свайные фундаменты, Киев, “Будивельник”, 1977, с.49-51).Известен способ возведения колонн, включающий установку арматуры каркасов колонн, монтаж арматурных каркасов, установку опалубки и бетонирование элементов каркаса (RU Заявка №99118847/03, 2001, Е 04 В 1/16).Известен также принятый заявителем за наиболее близкий аналог (прототип в части способа) способ возведения буровой железобетонной колонны, включающий операции изготовления колонны с закладными деталями, бетонированием в неизвлекаемой опалубке в проектном положении в скважине с замоноличиванием (Юркевич П.Б. "Буровые колонны - новая реальность." //"Подземное пространство мира", 2001, №4, с.12-21, ISSN 0869-799X, ТИМР, Москва).Недостаток известных устройств и способов их установки - невозможность совмещения работ нулевого цикла с работами по возведению элементов здания или сооружения выше нулевой отметки.3. Сущность изобретения3.1. Результат решения технической задачиТехнический результат - повышение точности по вертикали при установке опорных фундаментных и несущих конструкцию здания или сооружения элементов и возможность возведения здания, сооружения одновременно вверх и вниз ниже нулевой отметки.3.2. Сущность изобретенияЖелезобетонная колонна, включающая замоноличенный бетонной смесью арматурный каркас и закладные детали, состоящая из верхней опорной и нижней фундаментной частей, согласно изобретению выполнена в неизвлекаемой опалубке с эквивалентным максимальным внешним диаметром арматурного каркаса Dк на величину буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

=(2

г+2

),где Dc - диаметр буровой скважины, в которую установлена колонна; буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

г - эксцентриситет проекции геометрической оси относительно проекции оси центра масс колонны в плоскости ее верха; буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

- отклонение оси буровой скважины от вертикали; буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

Dк+2

г+2

,где Dк - максимальный эквивалентный диаметр арматурного каркаса колонны, буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

г - эксцентриситет проекции геометрической оси относительно проекции оси центра масс колонны в плоскости верха колонны, буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

- отклонение оси буровой скважины от вертикали, буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

- отклонение оси буровой скважины в плане,погружают арматурный каркас колонны вертикально в скважину с зазором от дна скважины на величину Р буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

=(2

г+2

=(2

г+2

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

=(2

г+2

Dк+2

г+2

,где Dк - максимальный эквивалентный диаметр арматурного каркаса колонны; буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

г - эксцентриситет проекции геометрической оси относительно проекции оси центра масс колонны в плоскости верха колонны; буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557

- отклонение оси буровой скважины в плане,погружают арматурный каркас колонны вертикально в скважину с зазором от дна скважины на величину P буровая железобетонная колонна и способ ее возведения, патент № 2229557