Ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания
COLLAR FOR PRODUCTION OF A COMPOSITE ONE-PIECE FRAME OF A BUILDING

Предложение относится к области строительства и может быть использовано при возведении жилых, общественных и административных зданий и сооружений, а также при их восстановлении или реконструкции.
За аналог принят каркас зданий и сооружений содержащей железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, железобетонные ригели, жестко сопряженные между собой, и плиты перекрытия, при этом ригели выполнены сборно-монолитными в виде пространственных тел со сборной предварительно- напряженной нижней частью, имеющей лотко-образную форму, на внутренней поверхности которой выполнен, по меньшей мере, один клиновидный выступ, изготовленные методом безопалубочного формования, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса, нижняя часть которого размещена в лотке, а верхняя - между торцами плит (Патент РФ 96143 от 20.07.2010 г.), МПК7: Е04С 3. Недостаток данного технического решения заключается в том, что конструкция сборно-монолитного каркаса способна воспринимать расчетные нагрузки только после набора монолитным бетоном ригелей проектной прочности, что увеличивает время монтажа каркаса.
За прототип принят ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания (Патент РФ №86903 от 20.09.2009 г.), МПК7: В28В 1/08. Ригель, выполненный по всей длине с полостью, открытой в верхней своей части, замкнутой в нижней, образованной горизонтальной нижней внутренней плоскостью и двумя вертикальными участками боковой стенки с каждой стороны, смещенными по горизонтали относительно друг друга, с образованием плечевого пояса ригеля, площадь горизонтального сечения полости в верхней части меньше, чем в нижней, место соединения одного вертикального участка боковой стенки с нижней горизонтальной внутренней плоскостью и место взаимного соединения вертикальных участков боковой стенки с каждой стороны полости относительно плоскости симметрии ригеля выполнены со скосами, внутренняя поверхность вертикального участка боковой стенки полости ригеля снабжена клиновидными насечками, ригель снабжен армирующей предварительно напряженной проволокой, проходящей вдоль ригеля по всей его длине, установленной группой в центральной нижней части ригеля, двумя группами по бокам в нижней части ригеля, и двумя группами в верхней части ригеля в плечевом его поясе симметрично относительно его вертикальной плоскости симметрии. Такое решение ригеля не обеспечивает положения прямолинейности поверхностей ригелей на фасадных поверхностях зданий и сооружений, так как прямолинейные поверхности ригелей, выходящие на фасады здания, получаются при выполнении примоноличенной верхней части ригеля с устройством необходимой опалубочной системы.
Технической задачей является сокращение тепловых потерь через основной несущей элемент ригеля, при сохраненном сокращении трудозатрат и материалозатрат и обеспечении возможности проведения работ при любых погодных условиях преимущественно в регионах, относящихся к суровым климатическим зонам, с низкими отрицательными температурами в зимнее время, при одновременном уменьшении сроков производства работ и обеспечение положения прямолинейности поверхностей ригелей на фасадных поверхностях зданий и сооружений.
Поставленная техническая задача достигается тем, что ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания выполнен сборно-монолитным в виде пространственных тел со сборной нижней уширенной частью и примоноличенной зауженной относительно нижней верхней частью в виде протяженного многогранника с поперечным сечением преимущественно в форме прямоугольника или трапеции с образованием в совокупности со сборной частью единого несущего профиля с локальными уширениями в виде выступов, расположенных по длине ригеля с шагом, соответствующим шагу пустот опертых на ригель пустотных плит перекрытий, причем выступы выполнены протяженными в направлении осей пустот, имеют длину, составляющую не менее 1,3 толщины соответствующих плит, и размещены в приопорных и опорных зонах пустот плит.
Сборная нижняя уширенная часть ригеля с одной стороны состоит из основного несущего элемента прямоугольного сечения и параллельно ему расположенного вспомогательного несущего элемента прямоугольного сечения.
Причем основной и вспомогательные элементы соединены между собой армированными соединительными элементами прямоугольного сечения шириной 0,68, длиной 0,568-0,795 толщины пустотных плит.
3
Между основным, вспомогательным и соединительными элементами установлены термовкладыши из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м, длиной равной трем размерам соединительных элементов, высотой равной высоте несущего элемента.
В примоноличенной зауженной относительно сборной нижней уширенной составной части ригеля с его другой стороны выступы расположены с шагом соединительных элементов сборной нижней уширенной составной части ригеля имеют длину 0,568-0795, ширину 0,68 толщины соответствующих плит, высота выступов должна быть не менее высоты ограниченной наивысшей точкой поперечного сечения выступов, заводимых в пустоты опертых на ригель плит.
В примоноличенной зауженной относительно нижней верхней части ригеля, на вспомогательные элементы ригеля установлен наружный слой ограждающих конструкций, выполненный из штучных материалов, высотой равной или большей чем высота примоноличиваемой части ригеля, выполняющий роль опалубочной системы для омоноличивания зауженной верхней относительно нижней части ригеля, а также для омоноличивания узлов и деталей каркаса и перекрытия здания.
3
Между наружным слоем ограждающих конструкций, выступами над соединительными элементами сборной нижней уширенной составной части ригеля, многогранником в примоноличенной части ригеля установлены термовкладыши из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м, высотой равной высоте пустотных плит.
По концам основных элементов ригеля расположены проемы, в которых расположены концы напрягаемой арматуры.
Проемы основных элементов ригелей армированы арматурными сетками, расположенными в днище и боковых сторонах проемов.
По верхней поверхности основных элементов ригелей по их продольной оси установлены П-образные стержни необходимые для установки верхней рабочей арматуры ригелей. П-образные стержни проходят через все сечение основного несущего элемента ригеля, напрягаемая арматура основного несущего элемента ригеля расположена между вертикальными участками П-образных стержней.
Основной несущий элемент ригеля армирован напрягаемой арматурой, выполненной из семипроволочных прядей диаметром 12 К-7 ГОСТ 13840-68 расположенных в нижней части основного несущего элемента.
Количество напрягаемой арматуры зависит от места расположения ригеля в каркасе здания и нагрузки на данный ригель, с положением равнодействующей от усилия напряжения в напрягаемой арматуре на величину равную 0,46÷0,5 высоты пустотных плит от нижней горизонтальной поверхности основного несущего элемента.
3
Основной несущей элемент изолирован теплоизоляционным материалом объемным весом 35-200 кг/м по всей длине.
3
На нижней поверхности средних соединительных элементов установлены термовкладыши, выполненные из теплоизоляционных материалов объемным весом 35÷200 кг/м, длиной равные расстоянию между основным несущим элементом и вспомогательным несущим элементом, шириной равной ширине соединительного элемента, высотой равной разнице между высотой основного несущего элемента 2 и высотой вспомогательного несущего элемента.
3
В нижней части крайних соединительных элементов установлены термовкладыши выполненные из теплоизоляционных материалов, объемным весом 35÷200 кг/м, длиной равной ширине соединительного элемента, шириной равной  расстояния между основным несущим элементом и вспомогательным несущим элементом, высотой равной разнице между высотой основного несущего элемента и высотой вспомогательного несущего элемента.
Для уменьшения потерь через ригель и вспомогательный несущий элемент вертикальная поверхность внутренней стены ригеля покрыта материалом Изоплат-01, а нижняя вертикальная поверхность вспомогательного несущего элемента покрыта материалом Изолат - нано.
В нижней части крайних соединительных элементов установлены бетонные вкладыши, которые необходимы для сохранения термовкладышей от разрушения при складировании, перевозке и монтаже, с анкерами.
Для исключения смещения термовкладыша в нем установлены шпильки, а для надежного соединения термовкладыша с соединительными элементами в них установлены анкера.
Сущность предложения поясняется чертежами, где:
На фигуре 1 изображен ригель каркаса сборномонолитного здания в аксонометрии;
На фигуре 2 - ригель каркаса сборномонолитного здания в плане;
На фигуре 3 - сечение А-А фигуры 2;
На фигуре 4 - сечение Б-Б фигуры 2;
На фигуре 5 - сечение В-В фигуры 2;
На фигуре 6 - сечение Г-Г фигур 2 и 8;
На фигуре 7 - сечение Д-Д фигур 2 и 8;
На фигуре 8 - часть ригеля, формуемая на 1 этапе;
На фигуре 9 - часть ригеля формуемая на 1 этапе с установленной арматурой вспомогательного несущего элемента;
На фигуре 10 - сечение Е-Е фигуры 8;
На фигуре 11 - сечение Ж-Ж фигуры 8;
На фигуре 12 - сечение 3-3 фигуры 8;
На фигуре 13 - сечение И-И фигуры 2;
На фигуре 14 - сечение К-К фигуры 2;
На фигуре 15 - сечение Л-Л фигуры 14;
На фигуре 16 - узел соединения вспомогательных несущих элементов ригеля;
На фигуре 17 - сечение М-М фигуры 16.
3
Ригель 1 с одной стороны состоит из основного несущего элемента 2 прямоугольного сечения и параллельно ему расположенного вспомогательного несущего элемента 3 прямоугольного сечения, соединенные между собой армированными соединительными элементами прямоугольного сечения шириной равной 0,68 толщины соответствующих пустотных плит, высотой равной высоте элемента 3, между основным элементом 2, вспомогательным элементом 3, основными соединительными элементами 4 и крайними соединительными элементами 5 расположены термовкладыши 6, выполненные из теплоизоляционных материалов, объемным весом 35÷200 кг/м, высота термовкладышей 6 равна высоте основного несущего элемента 2. Длина термовкладыша 6 равна трем размерам ширины соединительных элементов 4 и 5, ширина термовкладыша 6 равна расстоянию между основным несущим элементом 2 и вспомогательным элементом 3.
К арматурному каркасу крайних соединительных элементов 5 установлены и закреплены П-образные стержни 7, с выходом на верхнюю обращенную к примоноличиваемой части ригеля поверхность крайних соединительных элементов 5 ригеля 1.
Основные несущие элементы 2 ригеля 1 армированы напрягаемой арматурой 8, которая выполнена из семипроволочных прядей диаметром 12 К-7 ГОСТ 13840-68, расположенных в нижней части основного несущего элемента с положением равнодействующей от усилия напряжения в напрягаемой арматуре 8 на величину 0,46÷0,5 толщины пустотных плит от нижней горизонтальной поверхности основного несущего элемента 2. Количество напрягаемой арматуры зависит от места расположения ригеля в каркасе здания и нагрузки на данный ригель. По периметру основного несущего элемента 2 установлены П-образные сетки 9, состоящие из П-образных стержней 10, соединенных между собой прямолинейными стержнями 11, привариваемыми точечной сваркой. Верхние концы стержней 10 отогнуты под углом 90°, что необходимо для повышения надежности соединения верхних прямолинейных стержней 12, которые устанавлены в П-образные сетки 9 и закреплены в них с помощью вязальной проволоки.
В теле основного несущего элемента 2 по его концам расположены проемы 13 в которых расположены концы 14 напрягаемой арматуры 8, проемы 13 с трех сторон армированы сеткой 15, состоящей из -образных стержней 16, соединенные между собой прямолинейными стержнями 17, привариваемыми точечной сваркой.
В теле основного несущего элемента 2 по его продольной оси перпендикулярно к ней установлены П-образные стержни 18, которые проходят через все сечения основного несущего элемента 2 и между вертикальными частями П-образных стержней 18 расположена напрягаемая арматура 8.
Во внутренних углах П-образных стержней 18 расположена верхняя рабочая арматура 19 ригеля (на чертежах не показана).
Соединительные элементы 4 и 5 армированы каркасами 20 состоящими из 4 продольных стержней 21 соединенных кольцевыми соединительными элементами 22, закрепленных на продольной арматуре 21 с помощью вязальной проволоки и отгибом концов элементов 22 под углом 180°.
Арматурные каркасы 20 крайних соединительных элементов 5 короче длины каркасов 20 средних соединительных элементов 4, так как они выходят к проемам 13 основного несущего элемента 2.
Арматурные каркасы 20 средних соединительных элементов 4 одним концом расположены в теле основного несущего элемента 2 со стороны установки пустотных плит, а своим вторым концом расположены в теле вспомогательного элемента 3 в зоне установки наружного слоя ограждающих конструкций.
Арматурный каркас 20 средних соединительных элементов 4 установлен на продольные стержни 11 П-образных сеток 9 и закреплен на них с помощью вязальной проволоки. После установки арматурных каркасов 20 на стержни 11 происходит установка продольных стержней 12 арматурных сеток 9, которые закреплены вязальной проволокой к арматурным каркасам 20 и к П-образным стержням 10 П-образных сеток 9, создавая тем самым надежное соединение арматурных каркасов 20 с П-образными сетками 9.
Места соединения элементов 4 и 5 с вспомогательным несущим элементом 3 имеют рифленую поверхность 23 в виде выступов и впадин, что обеспечивает надежное соединение элементов 4 и 5 с вспомогательным несущим элементом 3.
Из тела соединительных элементов 4 и 5 выходят концы 24 продольной арматуры 21 каркасов 20.
В зоне расположения вспомогательных элементов 3 на концы 24 продольной арматуры 21 каркасов 20 установлены и закреплены вязальной проволокой кольцевые соединительные элементы 22. При необходимости выполнен отгиб концов на 180°.
Между кольцевыми элементами 22 на концы 24 продольной арматуры 21 каркасов 20 соединительных элементов 4 и 5 устанавлены 4 стержня 25 арматуры периодического профиля, которые выполняют роль основной рабочей арматурой вспомогательных несущих элементов 3, стержни 25 расположены по два стержня выше концов 24 и два стержня 25 ниже концов 24 арматурного каркаса 20, стержни 25 закреплены к концам арматуры 24 с помощью вязальной проволоки, создавая тем самым надежное соединение арматурных стержней 25 с арматурными каркасами 20 соединительных элементов 4 и 5.
Арматурные стержни 25 соединены между собой кольцевыми соединительными стержнями 26, соединение со стержнями 25 выполнено с помощью вязальной проволоки и отгибов концов соединительных стержней 26 на 180°, образуя тем самым надежное армирование вспомогательных несущих элементов 3. Арматурные стержни 25 имеют концы 27, которые выходят с торцевых поверхностей вспомогательных несущих элементов 3.
3
На нижней поверхности соединительных элементов 4 установлены термовкладыши 28, выполненные из теплоизоляционных материалов объемным весом 35÷200 кг/м, длиной равные расстоянию между основным несущим элементом 2 и вспомогательным несущим элементом 3, шириной равной ширине соединительного элемента 4, высотой равной разнице между высотой основного несущего элемента 2 и высотой вспомогательного несущего элемента 3.
Для исключения смещения термовкладыша 28 в нем установлены шпильки 29. Для надежного соединения термовкладыша 28 с соединительными элементами 4 в них установлены анкера 30.
3
В нижней части соединительных элементов 5 устанвлены термовкладыши 31 выполненные из теплоизоляционных материалов, объемным весом 35÷200 кг/м, длиной равной ширине срединительного элемента 5, шириной равной  расстояния между основным несущим элементом 2 и вспомогательным несущим элементом 3, высотой равной разнице между высотой основного несущего элемента 2 и высотой вспомогательного несущего элемента 3. Для исключения смещения термовкладыша 31 в нем установлены шпильки 29, для надежной анкеровки термовкладыша 31 с соединительыми элементами 5 в них установлены анкера 30.
Установка термовкладышей 28 и 31 уменьшает объем бетона для изготовления ригеля 1 и снижает потери тепла через тело ригеля 1.
В нижней части соединительного элемента 5 выполнен бетонный выступ 32 длиной равной ширине элемента 5, шириной равной  расстояния между основным несущим элементом 2 и вспомогательным несущим элементом 3, высотой равной разнице между высотой основного несущего элемента 2 и высотой вспомогательного несущего элемента 3 ригеля 1.
Выступ 32 необходим для сохранения термовкладышей 6, 28 и 31 при складировании, перевозке и монтаже ригелей 1 на строительной площадке.
Для извлечения основного несущего элемента 2 из стенда при его изготовлении в нем установлены две подъемных петли 33, для извлечения ригеля 1 из стенда для изготовления ригеля 1 во вспомогательном несущем элементе 3 установлено две подъемных петли 34.
Поверхность 35 вспомогательного несущего элемента 3 выходит на фасадную поверхность здания, сооружения.
Вспомогательные несущие элементы 3 армированы 4 арматурными стержнями 25, которые расположены по два стержня 25 в верхней части элемента 3 и по два стержня 25 в нижней части элемента 3. С одной торцевой стороны вспомогательного элемента 3 арматура 25 выступает в виде концов 27, а с другой стороны стержни 25 не выходят на торцевую часть элемента 3 и на них установлены арматурные стержни 36, которые приварены к металлическим пластинам 37 из металлического листа толщиной 10÷12 мм с помощью дуговой электросварки, расположение стержней 36 подобно расположению стрежней 25. Стержни 36 выполняют с выходом на торцевую часть элемента 3 в виде концов стержней 38. Стержни 36 закреплены к стержням 25 с помощью вязальной проволоки.
При соединении вспомогательных элементов 3 между собой концы арматурных стержней 27 расположены между концами 38 стержней 36 в два вертикальных ряда и на концы стержней 27 и 38 установлены П-образные сетки 39, которые выполнены из П-образных стержней 40, соединенные между собой стержнями 41 привариваемые к ним с помощью точечной сварки. П-образные сетки 39 закреплены к стержням 27 и 38 с помощью вязальной проволоки.