КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРУБОБЕТОННЫХ КОЛОНН

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлено описание конструктивного элемента зданий – железобетонных трубобетонных колонн, возможные узлы сопряжения с конструкциями перекрытий зданий, дано краткое описание возможных технологий возведения трубобетонных колонн.

Ключевые слова: трубобетонные колонны; железобетонная конструкция; металлическая оболочка; высотные здания.

Трубобетонные колонны – ТБК, представляют собой железобетонную конструкцию из металлической трубы, она же металлическая оболочка, заполненную бетоном, образующим внутреннее ядро жесткости.

Существуют идентичные колонны из проката прямоугольного сечения, одиноко они значительно уступают по физико-механическим свойствам колоннам круглого сечения, но при этом требуют большего количества инертного материала – бетона. Поэтому они не получили широкого применения в строительной отрасли.

Внутри трубобетонных колонн возможна установка металлического каркаса из стержней арматуры или металлопроката как показано на рисунке 1. Сортамент стальных частей трубобетонных колонн подбирается на основе расчета несущей способности колонн, вместе с классом бетона, которым будут заполнять трубобетонную колонну.

Рисунок 1. Примеры армирование трубобетонных колонн:

а) стержнями арматуры; б) трубами меньшего диаметра, чем основная; в) уголками; г) двутавром. [2]

Такие колонны в основном применяются при строительстве высотных зданий, с каркасной конструктивной схемой, где стандартные несущие конструкции в виде прямоугольных железобетонных колонн или металлические колонн из различных элементов металлопроката, не справятся с необходимыми нагрузками или же потребуют значительного увеличения сечения колонн, что приводит к удорожанию проведения строительно-монтажных работ и уменьшению полезной площади строящегося здания.

При строительстве таких зданий возникает необходимость сопряжения трубобетонных колонн и балочной системы. Для выполнения данной задачи существуют следующие методы связи:

1. Метод связи через металлическое кольцо усиление, которое приваривается к стенке колонны. Примеры устройства усиливающих колец приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Примеры устройства усиливающих колец. [1]

2. Метод связи через несущее кольцевое ребро. Примеры устройства узлов крепления несущего кольцевого ребра приведены на рисунке 3.

Рисунок 3. Примеры устройства узлов крепления несущего кольцевого ребра. [2]

3. Метод связи при помощи железобетонной плиты и контурного двутавра.

Рисунок 4. Соединение контурным двутавром, где:

а) двутавр в виде кольца; b) двутавр в виде конуса; 1 – стенки; 2 – верхняя часть усиливающего кольца; 3 – нижняя часть, усиливающая кольца; 4 – трубобетонные колонны; 5 – капители; 6 – железобетонная платформа. [2]

5. Метод связи кольцевым соединением. Схема устройства кольцевого соединения приведена на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема кольцевого соединения трубобетонных колонн с перекрытием, где:

1 – трубобетонные колонны; 2 – железобетонные кольцевые балки; 3 – железобетонное перекрытие; 4 – кольцо, которое сопротивляет поперечную силу; 5 – ленточная сталь; 6 – круглая сталь. [2]

6. Метод связи через железобетонные балки. Примеры сопряжения трубобетонных колонн с железобетонными балками представлен на рисунке 6 и 7.

Рисунок 6. Пример сопряжения с балками прямоугольного сечения, где:

1 – трубобетонные колонны; 2 – продольные стержни арматуры; 3 – дополнительная арматура; 4 – хомуты балок. [2]              

Рисунок 7. Пример сопряжения с балками круглого сечения, где:

1 – трубобетонные  колонны; 2 – главные арматурные стержни круглых балок; 3 – продольные стержни арматуры балок; 4 – продольные арматурные стержни круглых балок. [2]

7. Метод связи с пересечением стрежнями арматуры тело трубобетонных колонн. Пример сопряжения колонн с перекрытием при пересечении арматурных стержней показан на рисунке 8. 

Рисунок 8. Пример сопряжения колонн с перекрытием при пересечении арматурных стержней, где:

1 – двойной стержень; 2 – внутренние ребра; 3 – стальные трубы колонны; 4 – соединение стержней. [2]

Список литературы:

1. И. Н. Могилевцева, О. В. Разумова. Трубобетонный каркас – рациональный выбор при проектировании высотных зданий [Электронный ресурс] URL - https://cyberleninka.ru/article/n/trubobetonnyy-karkas-ratsionalnyy-vybor-pri-proektirovanii-vysotnyh-zdaniy. Овчинников И.И., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 1. Опыт применения трубобетона с металлической оболочкой // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 7, №4 (2015) (дата обращения 25.10.2023).
2. Роспайп. Производственная экосистема [Электронный ресурс] / Технические статьи / Проектирование зданий и сооружений / Узлы каркаса бетонной колонны со стальными трубами. URL: https://ros-pipe.ru. (дата обращения 29.10.2022).
3. Резван А. В., Колотиенко М. А. Рационализация технологических конструктивных и архитектурных решений трубобетонных конструкций на примере колонн высотных зданий. // Инженерный вестник Дона №5. 2020 (дата обращения 25.10.2023).
4. Хайянь Цзянг, Чэньин Чжай, Кубасов А. Ю. Исследования применения трубобетонных элементов в условиях реконструкции. // Инженерный вестник Дона №2. 2018 (дата обращения 25.10.2023).