СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН С МОНОЛИТНЫМ ПЕРЕКРЫТИЕМ
BUTT JOINT OF PRECAST CONCRETE COLUMNS WITH SOLID FLOORING

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в сборно-монолитных железобетонных каркасах многоэтажных зданий.
Известно стыковое соединение колонн с перекрытием, включающее концевые участки колонн, размещенное между торцами нижней и верхней колонн, колонны объединены неразрывной арматурой, перекрытие выполнено с металлическими вставками, обеспечивающими несущую способность перекрытия на продавливание /1/.
Известное стыковое соединение имеет конструктивное решение, не позволяющее выполнить нижнюю и верхнюю колонны сборными. Это приводит к усложнению работ по возведению железобетонного каркаса с использованием монолитных колонн.
Известно стыковое соединение железобетонных колонн, в котором замоноличены специальные арматурные петлевые выпуски нижней и верхней колонн, при этом петлевые выпуски из верхней колонны привариваются к выпускам продольной нижней арматуры /2/.
Известное стыковое соединение имеет конструктивное решение, не позволяющее выполнить нижнюю и верхнюю колонны сборными. Арматурные выпуски на монтаже необходимо подгибать и сваривать между собой. Это приводит к усложнению работ по возведению железобетонного каркаса.
Наиболее близким к предлагаемому является стыковое соединение сборных железобетонных колонн с монолитным перекрытием, включающее концевые торцевые участки колонн, установленных с разрывом по вертикальной оси, размещенное между ними монолитное железобетонное перекрытие, арматурные соединительные элементы, пропущенные через перекрытия и замоноличенные бетоном /3/.
При монтаже юстировочные гайки, перемещающиеся по резьбовым шпилькам арматурных соединительных элементов, позволяют регулировать положение верхней колонны.
Недостатком известного конструктивного решения является то, что оно снабжено металлическими торцевыми листами и уголками, обрамляющими угловые отметки, что требует использования дублирующей продольной арматуры, применения косвенного армирования концевых участков колонн и высококачественной сварки при изготовлении торцевых участков колонн. В результате стыковое соединение усложняется и становится металлоемким, а вследствие применения юстировки понижается надежность, при этом увеличивается его стоимость.
Технической задачей является упрощение и повышение надежности и несущей способности стыка, а также упрощение монтажных работ и снижение стоимости каркаса здания.
Поставленная задача решается таким образом, что в стыковом соединении сборных железобетонных колонн с монолитным перекрытием, включающем концевые торцевые участки колонн, установленных с разрывом по вертикальной оси, размещенное между ними монолитное железобетонное перекрытие, арматурные соединительные элементы, пропущенные через перекрытия, объединенные замкнутым арматурным хомутом и замоноличенные бетоном, согласно изобретению концевой участок верхней колонны снабжен соразмерным сборным бетонным армированным вкладышем из высокопрочного бетона класса В40-В60, монолитно сопряженным с колонной, вкладыш имеет выемки и вертикальные сквозные отверстия для размещения арматурных соединительных элементов, при этом арматурные соединительные элементы верхней колонны пропущены через сквозные вертикальные отверстия вкладыша и размещены в пределах выемок вкладыша, а арматурные соединительные элементы нижней колонны пропущены сквозь перекрытие и размещены в выемках вкладыша внахлест с арматурными соединительными элементами верхней колонны, при этом арматурные соединительные элементы в выемках вкладыша замоноличены высокопрочным бетоном класса В40-В60. Причем сборный бетонный армированный вкладыш для сопряжения с верхней колонной снабжен анкерным устройством, замоноличенным в теле концевого участка верхней колонны. При этом сборный бетонный армированный вкладыш может быть выполнен прямоугольного сечения в плане и имеет выемки вдоль боковых сторон и/или по углам. Кроме того, арматурные соединительные элементы верхней и нижней колонн могут быть выполнены в виде выпусков продольной рабочей арматуры. При этом выпуски продольной рабочей арматуры верхней и нижней колонн могут быть выполнены в виде петлевых элементов. Или арматурные соединительные элементы верхней и нижней колонн выполнены в виде отдельных арматурных элементов. Предлагаемое стыковое соединение верхней и нижней колонн с монолитным перекрытием отличается от известного тем, что концевой участок верхней колонны снабжен соразмерным сборным бетонным вкладышем из высокопрочного бетона класса В40-В60, монолитно сопряженным с колонной, вкладыш имеет выемки и вертикальные сквозные отверстия для размещения арматурных соединительных элементов, при этом арматурные соединительные элементы верхней колонны пропущены через сквозные вертикальные отверстия вкладыша и размещены в пределах выемки вкладыша, а арматурные соединительные элементы нижней колонны пропущены сквозь перекрытие и размещены в выемках вкладыша внахлест с соединительными элементами верхней колонны, при этом арматурные соединительные элементы в выемках вкладыша замоноличены высокопрочным мелкозернистым бетоном класса В40-В60. Причем сборный бетонный вкладыш, который изготавливается предварительно, для сопряжения с верхней колонной снабжен анкерами, замоноличенными в теле концевого участка верхней колонны при ее изготовлении. При этом сборный бетонный вкладыш может быть выполнен прямоугольного или квадратного сечения в зависимости от сечения колонны и имеет соответственно выемки вдоль боковых сторон и/или по углам соответственно для прямоугольного и квадратного сечений. Арматурные соединительные элементы верхней и нижней колонн могут быть выполнены в виде выпусков продольной рабочей арматуры, в виде их продолжения или загнутыми на концах с образованием петлевых элементов. Для упрощения стыка или для стыка промежуточных колонн арматурные соединительные элементы верхней и нижней колонн выполняют в виде отдельных арматурных элементов, замоноличенных в теле колонн. Форма петли может быть прямоугольной, треугольной или криволинейной. Использование высокопрочного бетона класса В40-В60 обеспечивает возможность снизить металлоемкость стыка, не снижая прочностных характеристик стыка.
Все перечисленные признаки позволяют получить стыковое соединение повышенной несущей способности и надежности для применения в многоэтажных зданиях, обеспечивающее наиболее эффективное использование под нагрузкой прочностных и деформативных свойств арматуры и бетона с минимальными трудозатратами на его выполнение. Предлагаемая конструкция позволяет получить стыковое соединение не только повышенной несущей способности, но и обеспечить выполнение стыкового соединения без применения сварки при малом объеме бетона замоноличивания.
Концы арматурных выпусков нижней и верхней колонн размещены в выемках оголовка верхней колонны и замоноличиваются внахлест высокопрочным мелкозернистым бетоном. Перед замоноличиванием выемок по периметру оголовка верхней колонны в пределах свободных концов арматурных выпусков устанавливается арматурный замкнутый хомут. Вкладыш фиксируется в массиве верхней колонны замоноличиванием арматурных выпусков в отверстиях вкладыша и при помощи анкеров.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлено предлагаемое стыковое соединение колонн с перекрытием, вид сбоку; на фиг.2 - стыковое соединение в сборе на стадии перед окончательной установкой верхней колонны; на фиг.3 - то же, что и на фиг.2, вариант прямоугольного сечения колонн; на фиг.4 - то же, что и на фиг.2, вариант выполнения петлевых арматурных соединительных элементов; фиг.5 - то же, что и на фиг.1, вариант стыка с отдельными петлевыми соединительными арматурными элементами; фиг.6 - сборный бетонный вкладыш; фиг.7 - А-А фиг.6.
Стыковое соединение состоит из сборных колонн нижней 1 и верхней 2 с плоскими торцами, монолитным перекрытием 3. Концевой участок верхней колонны 2 выполнен в виде сборного бетонного армированного вкладыша 4 из высокопрочного бетона класса В40-В60, имеющего выемки 5 и вертикальные сквозные отверстия 16 для размещения арматурных соединительных элементов. Верхняя колонна 2 опирается на перекрытие 3 через монтажную подливку 6 из высокопрочного бетона. Нижняя колонна имеет продольную рабочую арматуру 7 и арматурные соединительные элементы - выпуски арматуры 8. Верхняя колонна имеет продольную рабочую арматуру 9 и выпуски арматуры 10. Для фиксации арматурных выпусков - хомут 11. Сборный бетонный вкладыш содержит сетку 12 и анкеры 13. Перекрытие 3 имеет арматуру 14, а в зоне стыка армируется дополнительной арматурой 15.
Стыковое соединение монтируется следующим образом.
Способ выполнения стыкового соединения колонн с перекрытием включает установку нижней колонны 1, устройство над нижней колонной конструкций перекрытия 3. Арматурные выпуски 8 рабочей продольной арматуры 7 нижней колонны 1 для удобства монтажа и бетонирования снабжены монтажной рамкой, фиксирующей положение выпусков. После набора прочности бетона перекрытия монтажную рамку снимают. После установки нижней колонны 1 и замоноличивания перекрытия 3 с арматурных выпусков 8 снимают монтажную рамку и монтируют верхнюю колонну 2 на подливку 6 из свежего высокопрочного раствора таким образом, что арматурные выпуски как нижней 8, так и верхней 10 колонн оказываются в пределах выемок 5 вкладыша 4 верхней колонны 2. Арматурные выпуски 8, 10 охватывают хомутом 11 и замоноличивают выемки 5 высокопрочным мелкозернистым бетоном.
Бетонный армированный вкладыш изготавливается отдельно из бетона класса В40-В60 и армируется конструктивной арматурой: сетка и анкера. Затем его монолитно соединяют со сборной колонной при ее формовании. Вкладыш формуют из высокопрочного мелкозернистого бетона класса В40-В60 для обеспечения достаточной прочности торцевой части колонны на действие вертикальных нагрузок без учета площади выемок. Вкладыш конструктивно армируют сеткой 12 и анкерами 13, которые замоноличивают в теле колонны при ее формовании.
Арматурные соединительные элементы могут быть выполнены в виде выпусков 8 и 10 продольной рабочей арматуры 7 и 9 колонн, которые размещают в выемках вкладыша внахлест, а затем замоноличивают (фиг.1). Или в виде петлевых выпусков (фиг.4), или в виде отдельных дополнительных арматурных элементов (фиг.7).
Размеры выемок подбираются из условий обеспечения прочности стыков арматурных выпусков. Высота выемки для стыкования прямых выпусков арматуры внахлест назначается в соответствии с действующими нормативными документами. Высота выемки для стыкования петлевых арматурных выпусков выбирается по расчету.
вып
а
Поперечное сечение выемки выбирается из условий передачи бетоном замоноличивания усилий в арматурных выпусках. Наименьший размер поперечного сечения выемки принимается равным сумме диаметров выпусков и защитного слоя Д=(d+)×2.
Снижение металлоемкости стыка и отсутствие сварки делает узел высоко технологичным и экономичным.
Использование вкладыша повышенной прочности, например В60, позволяет уменьшить армирование колонны на сжатие, которое подбирается для бетона В25. За счет этого можно считать, что арматура недоиспользована и соответственно можно стыковать арматуру внахлест в одном уровне и с более короткой зоной анкеровки.
Источники информации
1. Патент РФ №2305159, Кл. Е04В 5/43, 2005.09.07.
2. Патент РФ №2303678, Кл. Е04В 1/38, 2006.01.06.
3. Патент РФ №2244787, Кл. Е04В 1/21, Е04В 1/38, 2003.07.31 (прототип).