Новое автоматическое монтажное соединение колонн высотных зданий

В январе 2012 года в Китае был сооружен 30 этажный пятизвездочны отель за 15 суток со всей отделкой и начинкой. Монтажное соединение колонн здания было выполнено посредством 32 болтов. Разработано новое монтажное соединение колонн, у которого это соединение происходит посредством «Модуля К1 автоматического монтажного соединения конструкций». Это соединение может происходить в быстрозамыкаемом или автоматическом режимах.

В войне России с Украиной уничтожено и повреждено большое количество общественных и жилых зданий, не подлежащих восстановлению. Для быстрого возведения новых зданий необходимо применение новых современных технологий.

В январе 2012 года в Китае был сооружен 30 этажный пятизвездочный отель за 15 суток со всей отделкой и начинкой. Конструктивное решение несущего стального каркаса здания обеспечило возможность заводского изготовления междуэтажных перекрытий в виде двухслойной решетчатой структурной плиты с отделкой пола и потолка, а также заполнением свободного пространства между стержнями решетки плиты электрическими кабелями, воздуховодами и другими проводками. Колонны здания выполнены из труб квадратного поперечного сечения. Для обеспечения продольной устойчивости здания между колоннами и плитами междуэтажных перекрытий установлены четыре наклонные связи в виде подкосов двутаврового поперечного сечения по два сверху и снизу. Монтажные соединения колонн фланцевые посредством 32 болтов (рис. 1 – 5).

Рис. 1

Рис.2

Рис.З

Рис. 4

В результате поиска, мною разработано новое конструктивное решение, у которого каркас здания в отличие от китайского варианта состоит из трубчатых колонн круглого поперечного сечения, соединения которых происходят посредством “Модуля К1 автоматического монтажного соединения конструкций”. Это соединение может происходить в быстрозамыкаемом или автоматическом режимах. .Междуэтажные перекрытия, как и в китайском варианте, выполняются в виде решетчатой структурной плиты заводского изготовления (рис.7 -10).

Модуль К1 состоит из соединительного стержня, приваренного к торцу нижней трубы, замыкающей части, приваренной к торцу верхней трубы и клиновидных подвижных упоров, взаимодействующих одновременно с нижней и верхней трубами модуля. Соединительный стержень модуля представляет собой плиту с утолщением в виде двух конусов, обращенных друг к другу основаниями и цилиндрическим участком между ними в виде пояса. Замыкающая часть модуля представляет собой фланец с круглым центральным отверстием, цилиндрическая поверхность которого в верхней части переходит в конусную рабочую поверхность, взаимодействующую с клиновидными подвижными упорами. Эти клинья размещены в просветах между направляющими упорами. В трубчатом участке замыкающей части модуля предусмотрены отверстия для временного крепления подвижных упоров, которые при монтаже не препятствуют вхождению соединительного стержня в замыкающую часть модуля. В трубчатом участке замыкающей части модуля приварены четыре продольных уголка ограничивающие боковое смещение подвижных упоров, а также контактирующие с пояском соединительного стержня.

При быстрозамыкаемом режиме (рис.11) соединения верхнюю часть модуля насаживают центральным отверстием на вершину соединительного стержня. При этом даже смещенное вхождение приведет к соосности в процессе скольжения кромки центрального отверстия по верхней конической поверхности соединительного стержня, обеспечивая, таким образом, точную самонаводку. После соприкосновения фланцев верхней и нижней частей модуля монтажники убирают временные болты. Освободившиеся клиновидные подвижные упоры под действием силы тяжести опускаются, скользя по наклонным пазам, и расклиниваются между этими пазами и нижними конусными поверхностями соединительного стержня.

При автоматическом режиме (рис. 12) соединения, когда модуль находится в вертикальном положении, клинья освобождаются от временной подвески и устанавливаются таким образом, чтобы они под действием силы тяжести упирались друг в друга. Затем верхнюю часть модуля насаживают центральным отверстием на вершину соединительного стержня. Коническая поверхность соединительного стержня, проходя через центральное отверстие верхней части модуля и скользя вдоль направляющих упоров, вступает в контакт с подвижными клиньями раздвигая их в стороны. Во время соприкосновения фланцев верхней и нижней частей модуля клинья опускаются вниз под действием силы тяжести и расклиниваются между нижним конусом соединительного стержня и конусной рабочей поверхностью фланца верхней части модуля.

В институте “Укрниипроектстальконструкция” г. Киев были изготовлены и исследованы образцы аналогичного автоматического соединения. По результатам исследования было рекомендовано применение автоматическое соединение в проектах реальных мачт и башен связи.

Конструкция модуля дает возможность выполнять автоматическое соединение без участия монтажников. При быстрозамыкаемом соединение монтажникам необходим ручной труд только для вывинчивания легких монтажных болтов. Временное закрепление клиновидных подвижных упоров необходимо также при перевозке конструкций. Для обеспечения поперечной устойчивости и защиты здания от сейсмических воздействий разработаны антисейсмические демпфирующие связи (рис. 13).

В китайском варианте монтажного соединения одного стыка колонн, при условной установки 1 болта в течение 3 минут, двумя монтажниками, требуется 32х3:2=48 минут. Кроме того, необходимо большое количество болтов ,шайб и гаек. При применении модуля К1 для аналогичного стыка колонн в быстрозамыкаемом режиме монтажа необходимы 4 минуты, а при автоматическом режиме соединение происходит мгновенно без участия монтажников..

Рис.15

Соединительный стержень (папа) - символ быстрых модульных монтажных соединений крупногабаритных конструкций

Новое монтажное соединение конструкций может применяться при возведении башен и мачт связи, вытяжных башен, сооружении морских нефтедобывающих платформ, наземных нефтяных вышек, при монтаже наращиванием, подращиванием, мобильными или самоподъемными кранами, вертолетами, в водной среде, в условиях радиации и загазованности, а также при монтаже других сооружений (рис.15).