КАРКАС ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Настоящая полезная модель относится к области строительства и может быть использована при возведении любых зданий и сооружений в любых районах, в том числе в сейсмических районах. Также настоящая полезная модель может быть использована при восстановлении и реконструкции различных зданий.
Из патента РФ на изобретение №2182624 известен каркас здания, сооружения, характеризующийся тем, что, по крайней мере, часть его выполнена из колонн, ригелей и, по крайней мере, одного перекрытия, по крайней мере, часть которого образована с использованием пустотных плит, а ригели выполнены сборно-монолитными 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 плит перекрытия, причем выступы выполнены протяженными в направлениях осей пустот, имеют длину, составляющую не менее 1,3 толщины соответствующих плит, и размещены в приопорных и опорных зонах пустот плит.
Недостатком известного каркаса является низкое сцепление между сборной нижней частью и примоноличенной частью сборно-монолитного ригеля и, соответственно, низкой прочностью сборно-монолитного ригеля.
Задачей положенной в основу настоящей полезной модели является повышение прочности каркаса здания с обеспечением низкой материалоемкости и трудоемкости возведения каркаса.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается с помощью каркаса зданий и сооружений, содержащего 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 лоткообразную форму, на внутренней поверхности которой выполнен, по меньшей мере, один клиновидный выступ, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса, нижняя часть которого размещена в лотке, а верхняя - между торцами плит.
Нижняя часть ригеля может быть изготовлена по технологии безопалубочного формования и армирована в продольном направлении предварительно напряженной проволочной или канатной арматурой.
В монолитном железобетонном поясе двух соседних ригелей может быть размещен по меньшей мере один стержень, при этом стержень проходит через колонну и один конец стержня расположен в монолитном железобетонном поясе одного ригеля, а другой конец стержня расположен в монолитном железобетонном поясе другого ригеля.
По меньшей мере один клиновидный выступ предпочтительно выполнен на одной или на обеих внутренних боковых поверхностях нижней части ригеля.
Кроме того, на нижней внутренней и на обеих внутренних боковых поверхностях нижней части ригеля может быть выполнено множество клиновидных выступов.
Дополнительно на боковых стенках нижней части ригеля могут быть выполнены сужающие выступы.
Также на внутренней поверхности сужающих выступов может быть выполнен по меньшей мере один клиновидный выступ.
Дополнительно места соединения основания нижней части ригеля и боковых стенок нижней части ригеля могут быть выполнены скошенными и места соединения боковых стенок нижней части ригеля и сужающих выступов также могут быть выполнены скошенными.
Кроме того, места соединения боковых стенок нижней части ригеля и сужающих выступов могут быть выполнены скошенными в два приема.
Далее приведено подробное описание вариантов наилучшего осуществления полезной модели со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает общий вид каркаса зданий и сооружений;
фиг.2 - план каркаса (фрагмент);
фиг.3 - поперечное сечение ригеля, разрез А-А фиг.2;
фиг.4 - разрез Б-Б фиг.2;
фиг.5 - разрез А-А фиг.2 при применении монолитных плит перекрытий;
фиг.6 - поперечное сечение второго варианта нижней части ригеля;
фиг.7 - поперечное сечение третьего варианта нижней части ригеля.
Как показано на фиг.1 каркас зданий и сооружений содержит колонны 1, ригели 2 и плиты 3 перекрытий.
Как показано на фиг.3 ригели 2 выполнены сборно-монолитными и состоят из нижней части 4 и монолитного железобетонного пояса 5.
Нижняя часть 4 имеет лоткообразную форму и состоит из основания 6 и боковых стенок 7. На внутренней поверхности нижней части 4 на боковых стенках 7 выполнены клиновидные выступы 8. Также возможно выполнение клиновидных выступов 8 на нижней внутренней поверхности нижней части 4.
В полость нижней части 4 ригеля 2 устанавливается арматура. Затем производится укладка бетона. Желательно использовать бетон по прочности на сжатие не менее В30 или В35. После набора необходимой прочности бетона, уложенный бетон и арматура образуют монолитный железобетонный пояс 5 ригеля 2.
Нижняя часть 4 ригелей 2 изготавливается методом безопалубочного формования.
Монолитный железобетонный пояс 5 ригелей формируется при строительстве каркаса здания или сооружения, как это описано ниже.
Колонны 1 имеют сквозные проемы на уровне перекрытий. Колонны 1 могут быть монолитными и сборными различной высоты, в зависимости от конструктивного решения, условий транспортировки и монтажа. В уровне перекрытий в колоннах 1 отсутствует бетон, позволяя производить одновременную заливку монолитных железобетонных поясов 5 стыкуемых ригелей 2, с образованием единого монолитного железобетонного пояса 5, тем самым, обеспечивая большую надежность стыков. По высоте здания колонны 1 стыкуют при помощи штепсельных соединений, ванной сварки или резьбовых соединений.
Формирование единого монолитного железобетонного пояса позволяет значительно повысить прочность каркаса здания или сооружения.
Каркас здания или сооружения возводят следующим образом.
После монтажа колонн 1 нижние части 4 ригеля 2 устанавливают на монтажные столики 9 на уровне сквозных проемов в колоннах. Под нижние части 4 ригелей 2 подводят монтажные стойки 10. На верхние нижних частей 4 ригелей 2 укладывают плиты 3 перекрытий. Во внутреннее пространство, образованное нижней частью 4 ригеля 2 и торцами плит 3 перекрытий, устанавливают арматуру 11. Затем производится укладка бетона.
В случае если ригель 2 расположен у края здания или внутри здания в перекрытии требуется выполнить проем, то есть не предусматривается укладка плиты 3 перекрытия с одной или с обеих сторон ригеля 2, с соответствующей стороны нижней части 4 ригеля 2 перед укладкой бетона устанавливается опалубка.
После набора монолитным бетоном пояса 5 необходимой прочности производят демонтаж стоек 10 и столиков 9, и ригель 2 включается в работу каркаса здания как цельная предварительно напряженная неразрезная балка жестко сопряженная с колоннами 1.
Для увеличения прочности каркаса на этапе установки арматуры во внутреннее пространство, образованное нижней частью 4 ригеля 2 и торцами плит 3 перекрытий, устанавливаются стержни 12. При этом стержни 12 устанавливаются внутри колонн 1 и с одной стороны заходят на внутреннее пространство одного ригеля, а с другой - во внутреннее пространство другого ригеля (фиг.4).
В случае применения плит 3 перекрытий с внутренними полостями, в полости устанавливаются пробки 13, которые препятствуют заполнению полостей бетоном при формировании монолитного железобетонного пояса 5, что снижает расход бетона и общий вес каркаса здания или сооружения.
Пробки 13 могут быть установлены как у края плиты 3 перекрытия, так и несколько утоплены вовнутрь полости плиты 3 перекрытия. В случае если пробки 13 утоплены вовнутрь полости плиты 3 перекрытия, при укладке бетона на этапе формирования монолитного железобетонного пояса 5 часть бетона проникнет во внутренние полости плит 3 перекрытия, что после застывания бетона обеспечит дополнительную прочность каркаса.
Плиты 3 перекрытий могут быть как сборными, как это описано выше, так и монолитными.
В случае применения монолитных плит 3 перекрытий, вместо укладки плит на нижние части 4 ригелей 2 устанавливают опалубку для формирования монолитных плит 14 перекрытий. Армирование монолитных плит 14 перекрытий и их бетонирование осуществляют одновременно с бетонированием монолитных железобетонных поясов 5 ригелей 2. В данном случае, монолитные железобетонные пояса 5 ригелей 2 и монолитные плиты 14 перекрытий будут представлять собой единое целое (фиг.5).
Клиновидные выступы 8 на боковых стенках 7 обеспечивают высокую прочность ригеля 2. Усилие, требуемое для разъединения нижней части 4 и монолитного железобетонного пояса 5, практически равно усилию, требуемому для разрушения нижней части 4 и монолитного железобетонного пояса 5 (фиг.3).
Дополнительно, для повышения прочности ригеля 2, на нижней внутренней поверхности нижней части 4 ригеля также могут быть выполнены клиновидные выступы 8.
Как показано на фиг.6, согласно второму варианту выполнения нижней части 4 ригеля, вся внутренняя поверхность нижней части 4 ригеля 2 может быть выполнена с клиновидными выступами 8. Дополнительно, на боковых стенках 7 выполнены сужающие выступы 15, сужающие внутреннюю полость нижней части 4 ригеля 2 в ее верхней части.
Как показано на фиг.7, согласно третьему варианту выполнения нижней части 4 ригеля, нижняя часть 4 ригеля может быть выполнена с кувшинообразной полостью. Полость открыта в верхней части нижней части 4 ригеля. Внутренняя полость образована основанием 6 и боковыми стенками 7.
Аналогично второму варианту выполнения нижней части 4 ригеля, на боковых стенках 7 выполнены сужающие выступы 15, сужающие внутреннюю полость нижней части 4 ригеля 2 в ее верхней части.
При этом места соединения основания 6 и боковых стенок 7 выполнены скошенными для более плавного перехода и исключения резких поворотов (малых углов пересечения плоскостей) в точках перегиба.
Также выполнены скошенными места соединения боковых стенок 7 и сужающих выступов 15. Данные места соединения могут быть выполнены скошенными в два приема, как показано на фиг.7, с использованием ломанной линии а-в-с.
В конструкцию нижней части 4 ригеля 2 согласно всем вариантам осуществления заложена предварительно напряженная арматурная проволока 16. Проволока 16 уложена группами. Схема армирования выбирается исходя из конструкции нижней части 4 ригеля в соответствии с результатами статистического расчета и проведенных испытаний, в зависимости от момента в середине пролета ригеля, в самой уязвимой его точке. В качестве арматурной проволоки 16 может быть использована высокопрочная проволока класса Вр-11 диаметром 5 мм по ГОСТ 7348-81.
Изготовление нижней части 4 ригеля 2 осуществляют методом безопалубочного формования, описанным, например, в книге В.В.Уткин, Ю.Н.Чумерин, Современные технологии строительной индустрии. Издательство ЗАО «Русский издательский дом», 2008 г., стр.45-59.