Узел соединения ригеля с колонной железобетонного каркаса здания

Узел соединения ригеля с колонной железобетонного каркаса здания
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к наземному строительству, а именно к сборным железобетонным конструкциям зданий гражданского и общественного назначения.
Уровень техники
Известно стыковое соединение железобетонного ригеля и колонны с консолями, включающее соединенные между собой закладные детали консоли колонны и опорной части ригеля, выполненной с подрезкой для размещения консоли колонны, и соединенные между собой арматурные выпуски колонны и верхней части ригеля (патент SU 1819955, МПК:Е04В1/38, опубл. 07.06.1993).
Известен узел соединения ригеля с колонной связевого железобетонного каркаса здания, включающий опорную с подрезкой часть ригеля и соединенные продольными сварными швами закладные детали в опорной части ригеля и консоли колонны (патент SU 1219755, МПК:Е04В1/38, опубл. 23.03.1986).
В обоих вышеупомянутых аналогах соединение сборных железобетонных ригеля и колонны выполняют по типу «скрытой консоли», что обеспечивает возможность получения ровной потолочной поверхности.
К недостаткам упомянутых конструкций следует отнести сравнительно небольшую прочность опорной части ригеля, толщина которой существенно уменьшена в результате так называемой «подрезки ригеля», выполняемой при его формовании. Кроме того соединение арматурных выпусков колонны и ригеля, зачастую сопряжено с дополнительными трудозатратами на их выравнивание и стыковку.
Известен узел соединения ригелей таврового сечения с колонной железобетонного каркаса здания, включающий консоли колонны, опорные части ригелей, выполненные с подрезками, равными высоте консолей, соединенные между собой закладные пластины консолей и опорных частей ригелей (см. патент SU 1049630, МПК: Е04В1/38, опубл. 23.10.1983). Для повышения надежности узла соединения  на уровне полок ригелей в обхват колонны установлены арматурные вставки, закрепленные к закладным деталям на боковых гранях колонны.
К недостаткам упомянутого решения можно отнести большой объем сварочных работ, проводимых в условиях стройплощадки, необходимость дополнительного выравнивания боковых поверхностей колонны.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принято стыковое соединение сборных железобетонных ригеля и колонны, раскрытое в патенте SU 973744, МПК: Е04В1/38, опубл. 15.11.1982, включающее соединенные на сварке закладные детали (планки) консоли колонны и опорной части ригеля, выполненной с подрезкой для размещения консоли колонны, и элементы соединения верхней части (грани) ригеля с колонной.
Такая конструкция характеризуется низкой металлоемкостью. К недостаткам ближайшего аналога следует отнести сравнительно небольшую прочность опорной части ригеля, уменьшенной в результате «подрезки», возможность образования трещин в угловой зоне подрезки при критических нагрузках.
Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью:  повышение надежности работы узла за счет повышения прочности и несущей способности опорной части ригеля, исключения разрушения опорных поверхностей «подрезки».
Раскрытие сущности полезной модели
Упомянутая проблема решена благодаря тому, что в узле соединения ригеля с колонной железобетонного каркаса здания, включающем соединенные между собой закладные детали консоли колонны и опорной части ригеля, выполненной с подрезкой для размещения консоли колонны, и элементы соединения верхней части ригеля с колонной, согласно заявляемой полезной модели, закладная деталь опорной части ригеля выполнена в виде размещенного в угловой зоне подрезки уголка с анкерными стержнями и поперечными пластинами, соединяющими уголок с арматурным каркасом ригеля, выполненными со сквозными отверстиями для прохождения бетонной смеси.
Существенным отличием предлагаемого технического решения от ближайшего и других известных аналогов является конструктивное исполнение закладной детали опорной части ригеля, которая, в отличие от традиционных пластин, имеет сложную пространственную форму, образованную уголком и поперечными к нему стальными пластинами, которые расположены по существу перпендикулярно обеим полкам уголка и жестко соединены с ними и с арматурным каркасом ригеля.
Такая  конструкция закладной детали способствует высокой пространственной жесткости узла, обеспечивает равномерное распределение нагрузок в объеме опорной консольной части ригеля, позволяет предотвратить появление наклонных трещин от поперечных сил.
Благодаря наличию в пластинах сквозных отверстий для прохождения бетонной смеси, исключается разделение бетона, обеспечивается надежная совместная работа бетона и металла.
Полки уголка, лежащие в плоскостях подрезки ригеля, способствуют упрочнению последних, обеспечивают сохранность формы подрезки, предотвращают появление трещин и других дефектов в угловой зоне подрезки.
Все это способствует высокой несущей способности опорной части ригеля и надежности работы узла соединения.
Поперечные пластины выполнены с угловыми вырезами для размещения уголка и соединены с ним посредством сварки.
Пластины разнесены друг относительно друга по длине уголка, при этом анкерные стержни закреплены к уголку между пластинами.
Элементы соединения верхней части ригеля с колонной, предпочтительно, выполнены в виде стальной накладки, приваренной фланговыми швами к закладной детали  на верхней грани ригеля и швом встык - к закладной детали колонны.
Краткое описание чертежей
Суть предлагаемого технического решения поясняется приведенными ниже примерами конкретного осуществления и чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 –  фрагмент сборного железобетонного каркаса здания;
на фиг.2 – фрагмент с фиг.1 увеличено;
на фиг. 3 – закладная деталь,  на фиг. 4 – вид А с фиг.3,
на фиг. 5 – вид В с фиг.3.
Осуществление полезной модели
Сборный железобетонный каркас здания включает (см. фиг.1) колонны 1 с консолями 2 в уровне перекрытия и установленные на них ригели 3, выполненные с торцевыми подрезками, по существу, равными высоте размещаемых в них консолей 2 колонн 1.
Узел соединения ригеля 3 с колонной 1 включает (см. фиг.2) закладную деталь 4 консоли 2 колонны 1 и закладную деталь 5 опорной части ригеля 3, соединенные между собой продольными сварными швами с двух сторон.
В верхней части ригель 3 соединен с колонной 1 посредством накладной пластины 6, так называемой «рыбки», приваренной фланговыми швами к закладной детали 7 на верхней грани ригеля 3 и швом встык - к закладной детали 8 колонны 1.
Приведенный пример соединения верхней части ригеля с колонной является предпочтительным, но не исключает иного исполнения.
Закладная деталь 5 опорной части ригеля 3 (см. фиг. 3) выполнена в виде уголка 9 с анкерными стержнями 10 и поперечными пластинами 11, каждая из которых выполнена с угловым вырезом 12 в нижней части  для размещения уголка 9 и сквозными отверстиями 13 для прохождения бетонной смеси.
Пластины 11 разнесены друг относительно друга по длине уголка 9, при этом анкерные стержни 10 закреплены к уголку 9 между пластинами 11.
Изготовление закладной детали 5 включает подготовку комплектующих: уголка 9, пластин 11 и анкерных стержней 10, их сборку и сварку с использованием кондуктора, обеспечивающего фиксированное положение упомянутых элементов в процессе сборки и сваривания.
Готовые закладные детали 5 устанавливают в опорных частях собираемого каркаса ригеля 3 в зонах, соответствующих угловым подрезкам (обычно выполняемым на обоих торцах ригеля для возможности его установки на консоли соседних колонн каркаса) и фиксируют их от смещения.
Собирают пространственный каркас ригеля. Устанавливают закладные детали 7. Соединяют составляющие каркаса посредством сварки. Пластины 11 закладных деталей 5 и закладные детали 7 приваривают к арматурным стержням каркаса (не показано).
Готовый металлический каркас, размещенный в форме, заливают бетонной смесью. Наличие в пластинах 11 сквозных отверстий 13 для прохождения бетонной смеси обеспечивает надежное соединение металла и бетона.
Ригель рассчитывается по схеме однопролетной балки таврового сечения с условно шарнирными опорами при действии вертикальной равномерно распределенной нагрузки.
Усилия в нижней части ригеля 3 передаются через закладные детали 5 и 4 на консоль 2 колонны 1, при этом конструктивное исполнение закладной детали 5 обеспечивает равномерность распределения нагрузки в объеме опорной части ригеля, исключает появление трещин и разрушение опорных поверхностей,  обеспечивает длительную надежную работу узла.
Усилия в верхней части ригеля 3 на колонну 1 передаются через накладную пластину 6. Применение «рыбки» позволяет увеличить жесткость ригеля, компенсируя излишний прогиб под нагрузкой. Образуется дополнительный момент, который передается с накладной пластины 6 через закладную деталь 7 на арматурный каркас ригеля 3.
Прямая передача усилий от нагрузки на ригель 3 в его нижней и верхней части осуществляется за счет металлических изделий. Передача усилий от ригеля 3 на колонну 1 через бетон отсутствует.
Приведенный пример конкретного осуществления является предпочтительным и не ограничивает возможности использования полезной модели, очевидные для специалистов, практикующих в этой области.