Рекомендуем вам также следующие ресурсы по темам, связаным с домами - строительство, недвижимость, дизайн интерьера :




 Новостройки и новые жилищные комплексы, обзоры

 



Дизайн-проект от Архитектурного бюро Глушкова

СОЕДИНЕНИЯ

 
СОЕДИНЕНИЯ — конструктивные скрепления элементов между собой в целях образования узлов, увеличения размеров конструкции или изменения условий ее работы. Вопросы разработки и совершенствования соединений имеют большое значение в современном строительстве, и правильное их решение часто определяет основные достоинства новых конструкций. Соединения должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости и устойчивости конструкций на стадии их возведения и в процессе эксплуатации.
 
В сборном железобетоне различают соединения (стыки плит, балок, колонн и др.) двух типов — железобетонные и металлические. В железобетонном соединении передача усилий (растягивающих) осуществляется сваркой арматуры или перепуском ее внахлестку, с укладкой бетона в месте соединения (замоноличиванием), при этом работа сборной конструкции подобна монолитной. Эти соединения отличаются относительно небольшим расходом стали, но требуют выдержки до приобретения бетоном необходимой прочности и усложняют работы в зимнее время. В металлических соединениях передача усилий осуществляется стальными закладными деталями в стыкуемых элементах путем анкеровки в бетоне и сваркой между собой при монтаже конструкции. Металлические соединения сразу обеспечивают прочность, но требуют значительного расхода металла и в большинстве случаев обладают меньшей жесткостью. Обычно производится обетонирование этих соединений, что несколько увеличивает их жесткость, защищает закладные детали от коррозии, а также повышает огнестойкость соединений.
 
Соединения элементов, выполняемые на сварке, до их замоноличивания принимаются при расчетах шарнирными, если не подтверждена расчетом требуемая их жесткость. Расчет соединения элементов производится как жестких, в случае если они обеспечены необходимым армированием и замоноличиваются бетоном (раствором) требуемой прочности. При выборе соединений необходимо находить оптимальные решения, пользуясь обоими типами. Во многих случаях железобетонные соединения являются весьма эффективными. Эти соединения целесообразны в сборных многоэтажных зданиях.
 
В производственных зданиях, где имеют место динамические воздействия, замоноличивание соединений обязательно. В результате экспериментальных исследований созданы жесткие соединения, обеспечивающие неразрезность конструкции. Разработаны достаточно надежные соединения колонн с фундаментами стаканного типа, колонн между собой с центрирующими прокладками, балок с колоннами путем сварки выпусков арматуры, плит перекрытий и покрытий с заливкой глубоких зазоров раствором и др.Конструкция соединений элементов сборных оболочек выбирается в зависимости от характера и величины усилия, передающегося через соединения. Когда через соединения передаются небольшие сдвигающие силы, или последние совместно с усилиями сжатия, достаточно ограничиться заполнением швов между элементами бетоном. При этом для надёжного заполнения ширина швов должна быть при толщине элемента (в месте шва) до 10 см — не менее 3 см, а при большей толщине — не менее 5 см.
 
Арматура ставится конструктивно. Когда через соединения передаются растягивающие усилия, изгибающие моменты или значительные сдвигающие силы, то, кроме заполнения соединения бетоном, должна быть предусмотрена передача растягивающих усилий через арматуру путем стыкования выпусков арматуры внахлестку с приваренными анкерующими поперечинами в виде петель или путем сварки; соединения элементов может устраиваться также путем укладки арматурных сеток. В случае значительно растягивающих усилий целесообразно для соединения элементов применять напрягаемую арматуру, которая используется и как расчетная арматура.
 
В строительстве промышленных и гражданских зданий наиболее сложной является проблема рационального решения конструкций соединения панелей наружных и внутренних стен. Применяемые в последние годы замоноличенные стыки с герметизирующими прокладками и сваркой закладных деталей не решают в полной мере вопроса улучшения качества крупнопанельных зданий.Анализ опыта строительства крупнопанельных зданий показывает, что решающее значение для повышения качества таких зданий имеет точность изготовления и сборки крупноразмерных элементов. Исходя из этих положений, разработана новая технология изделий и принудительного их монтажа методом так называемой пространственной самофиксации.
 
Принудительно точное совмещение наружных и внутренних стеновых панелей выполняется специальными металлическими замковыми закладными частями и штыревыми фиксаторами, без применения сварки и оснастки. Горизонтальный стык зубчатой формы имеет высокую декомпрессионную полость, прокладку из пороизоляции, а высота гребня против проникания воды — 55 мм. В зимнее время при заделке стыков и швов рекомендуется применять бетоны и растворы с добавлений поташа.Усовершенствованы замковые закладные элементы самофиксации путем замены пластин с вырезами более компактными закладными элементами (прошивной замок), позволяющими монтировать панели в любой очередности.Как показал опыт, такой метод соединения панелей способствует повышению качества монтажа и увеличению долговечности зданий; он обладает также экономическими преимуществами благодаря снижению трудовых затрат и отказу от применения металлоемкой оснастки. Монтаж каждого этажа начинается с установки поперечной базисной панели.
 
В металлических конструкциях распространены соединения сварные, заклепочные и болтовые; имеются опыты соединения на клею. По месту выполнения соединения разделяются - на заводские и монтажные. Основными соединениями являются сварные (см. Сварные конструкции), посредством которых сейчас выполняется более 95% всех металлических конструкций. Они применяются в конструкциях из сталей всех строительных марок и из сплавов алюминия с магнием и с кремнием и магнием. Металлические конструкции со сварными соединениями на 10—20% экономичнее клепаных конструкций по расходу металла, так как отверстия ослабляют соединяемые элементы.
 
Трудоемкость изготовления сварных соединений, благодаря простоте их конструктивной формы, на 15— 20% меньше клепаных или болтовых.В конструкциях, работающих на знакопеременные и динамичные нагрузки, применение сварных соединений ограничено, т. к. в некоторых случаях они вызывают концентрацию напряжений. Значительные трудности представляет сварка пакетов из толстых листов.Сварные соединения выполняются преимущественно электродуговой сваркой — ручной, автоматической и полу автоматической. В отдельных случаях применяется контактная сварка — точечная и стыковая.
 
При сварке элементов толщиной менее 4 мм в полевых условиях, а также в конструкциях из алюминиевых сплавов применяется газовая сварка, а при сварке толстых листов — электрошлаковая. Алюминиевые сплавы обычно сваривают механизированной дуговой сваркой с гранулированным флюсом и полузакрытой дугой или в струе защитного газа.Наиболее распространенное соединение при сварке — соединение стыковым швом.Стыковые швы обеспечивают соединение элементов в одной плоскости без дополнительных накладок и передачу усилий с наименьшей концентрацией напряжений.
 
Толщина соединяемых стыковым швом элементов практически неограниченна. Недостаток стыковых швов — необходимость обработки кромок соединяемых элементов и точного соблюдения величины зазоров между элементами. Если расчетное сопротивление сварных швов равно расчетному сопротивлению металла соединяемых элементов, то стыковые швы располагаются нормально к направлению усилия. При больших напряжениях в стыкуемых элементах стыковые швы делают под углом к направлению усилия (косые швы).При расположении соединяемых элементов в разных плоскостях (соединение внахлестку и впритык) применяют угловые швы и прорези, которые допускают менее тщательную подготовку соединяемых элементов, но при передаче ими усилий возникает значительная концентрация напряжений.
 
В ответственных конструкциях, особенно работающих на знакопеременные и динамические нагрузки, необходимы специальные меры по уменьшению концентрации напряжений в сварных соединениях. Такими мерами являются зачистка неровной поверхности швов, устройство пологих угловых швов и наложение угловых швов методом глубокого прославления, устройство обрезных швов при сварке впритык, подварка корня стыковых швов, отказ от соединения с помощью накладок и т. п. Интенсивный нагрев металла в около шовной зоне в процессе сварки с последующим достаточно быстрым охлаждением приводит к изменению структуры металла и развитию внутренних напряжений, в результате чего возникают деформации свариваемых изделий, а в зоне шва могут появиться внутренние и поверхностные трещины.  
 
Основным мероприятием по повышению качества металла шва и околошовной зоны и уменьшения сварочных деформаций и напряжений является снижение скорости остывания шва, что достигается защитой шва шлаками, флюсами, защитным газом, а также искусственным подогревом и отжигом свариваемых изделий. Сварочные напряжения можно снизить также рациональной конструктивной формой, рассредоточенными сварными швами и правильно выбранным технологическим процессом, при котором обеспечивается максимальная свобода деформаций элемента в процессе сварки.Прочность и расчетные характеристики сварных соединений зависят от качества электродов, метода сварки, марки металла свариваемых изделий и вида сварных соединений. Надежность сварных соединений зависит от контроля их качества.
 
При повышенном контроле (просвечиванием, проверкой ультразвуком и т. п.) расчетные сопротивления сварных соединений могут быть доведены до расчетного сопротивления металла свариваемых элементов. В случае расчета на вибрационную нагрузку расчетные сопротивления сварных соединений заметно снижаются, причем наиболее сильное снижение наблюдается для угловых швов, где концентрация напряжений выше.При наличии знакопеременных и динамических нагрузок, а также в подкрановых балках тяжелого режима работы, при соединении толстых пакетов или в местах, труднодоступных для сварки, применяются заклепочные соединения. Заклепочные соединения используются также в конструкциях из плохо сваривающихся алюминиевых сплавов.
 
Длительная практика применения заклепочных соединений показала их надежную работу, как при статических, так и при динамических воздействиях. Заклепочные соединения для стальных конструкций применяются преимущественно горячей, а для конструкций из алюминиевых сплавов — холодной клепки. Хорошее качество клепки характеризуется плотным заполнением отверстия заклепкой и сильным стягиванием заклепками соединяемых элементов, что происходит после завершения клепки в результате уменьшения длины заклепки в процессе остывания. При холодной клепке плотность заполнения отверстий получается выше, а величина усилия стягивания элементов меньше, чем при горячейСоединение внахлестку не требует дополнительных элементов.
 
Наличие отверстий ослабляет соединяемые элементы, что должно учитываться расчетом.Болтовые соединения применяются главным образом как монтажные, а также в местах, труднодоступных для сварки и клепки; они конструируются и работают аналогично заклепочным. Болты применяются двух видов: чистые (точеные) и черные — из простых прокатных прутков. Чистые болты ставятся в рассверленные отверстия с незначительными зазорами между отверстием и стержнем болта. Черные болты имеют зазоры 1—2,5 мм. Качество болтового соединения определяется величиной натяжения болтов, которое должно обеспечить наибольшее трение между соединяемыми элементами, и лимитируется пределом текучести материала болтов.
 
Хорошие болтовые соединения, не уступающие заклепочным, обеспечиваются высокопрочными болтами, изготавливаемыми из термически обработанной стали, повышенной прочности. Высокопрочные болты способны передавать такие большие усилия через трение, что первые сдвиги в соединениях появляются при текучести материала соединяемых элементов. Следовательно, вся эксплуатационная нагрузка передается трением. Для обеспечения надежности болтового соединения гайки закрепляют постановкой контргаек, расчеканкой резьбы или обваркой гаек. Для алюминиевых конструкций применяются специальные болты из алюминия, натяжения которых и закрепление специальной гайкой свободного конца выполняется автоматически действующим пневматическим пистолетом. Такие болты имеют сравнительно небольшие диаметры (8—12 мм). Алюминиевые конструкции могут иметь соединения и на стальных болтах, в т. ч. и высокопрочных; в этом случае необходимо, во избежание коррозии, применять оцинкованные болты или защищать соприкасающиеся поверхности каким-либо другим способом.
 
В деревянных конструкциях для сплачивания (увеличения сечения по высоте) составных балок, работающих на изгиб, или на сжатие с изгибом, применяются пластинчатые нагели (см. Деревянные конструкции) или клей (см. Клееные конструкции). Пластинчатые нагели делаются из дуба или антисептированной березы. Направление волокон пластинок должно быть перпендикулярно шву сплачивания. 
 
Лит. см. при статьях Железобетонные конструкции, Стальные конструкции, Деревянные конструкции.
 
 
 

« СМЯТИЕ СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА »


Дизайн-проект от Архитектурного бюро Глушкова