УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КОЛОНН И ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
COLUMN CONNECTION ASSEMBLY AND INTER-FLOOR SLABS

Область техники
Изобретение относится к области строительства, а именно к узлам соединения колонн и плит перекрытия зданий, и может быть использовано при возведении многоэтажных зданий жилого, социально-бытового и производственного назначения, находящихся в условиях эксплуатации под действием динамических и сейсмических нагрузок.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные конструкции узлов соединения колонн и плит перекрытий зданий. В частности, известно железобетонное перекрытие, описанное в патенте СН 635390, опубликованном 31.03.1983. В конструкции данного перекрытия углы деталей перекрытия армированы несущими элементами, плечи которых изогнуты под острым углом. Биссектриса угла проходит через ось опоры. Несущие элементы выполнены из листовой стали, причем плечи каждого элемента соединены друг с другом стальным уголковым профилем, к которому приварены несущие арматурные стержни перекрытия.
В данном техническом решении при монтаже каркаса узел соединения частей сборной колонны должен располагаться вне узла стыка колонны с перекрытием, что усложняет процесс монтажа каркаса.
Также из уровня техники известен узел соединения колонны и плиты перекрытия, раскрытый в патенте на изобретение RU 2544350, опубликованном 20.03.2015, включающий соединенные между собой верхнюю и нижнюю колонны и сборную плиту перекрытия с отверстием для пропуска сборных колонн, по периметру которого жестко закреплена к рабочей арматуре плиты металлическая обечайка, выполненная в виде двух полых усеченных четырехгранных пирамид, сопряженных по периметру малых оснований, выпуски продольной рабочей арматуры сборных стыкуемых верхней и нижней колонны, сваренных между собой и с верхней частью обечайки посредством металлических соединительных элементов, при этом у обечайки полые усеченные четырехгранные пирамиды выполнены равнобокими, нижняя грань обечайки отстоит от нижней грани плиты на величину защитного слоя бетона, равного 15-20 мм, а по периметру нижней грани обечайки сваркой смонтирован пруток диаметром 8-12 мм, причем соединительный элемент выполнен в виде равнобедренного треугольника.
Среди недостатков данного технического решения можно отметить такие, как сложность процесса монтажа каркаса и сборки узла в целом, т.к. выполнение соединительных элементов в виде равнобедренного треугольника требует точной их подгонки при приварке к обечайке и арматуре колонны.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является узел соединения колонны и плиты перекрытия, раскрытый в патенте на изобретение RU 2203369, опубликованном 27.04.2003, содержащий сборную плиту перекрытия с прямоугольным отверстием, в котором жестко смонтирована стальная обечайка, выполненная в виде двух усеченных пирамид, сопряженных друг с другом своими малыми основаниями, и пропущенную сквозь обечайку колонну с обнаженной в зоне обечайки силовой арматурой, соединенной на сварке с обечайкой посредством стальных трапециевидных соединительных элементов.
К недостаткам данного узла следует отнести низкую жесткость и надежность узла при работе его на продавливание, т.к. обечайка не увеличивает контур продавливания, а также отсутствие возможности снабжения плиты перекрытия дополнительной рабочей арматурой, поскольку в узле по патенту RU 2203369 рабочая арматура плиты заанкерена в обечайке и количество рабочих стержней определяется из условий этого заанкеривания.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание конструкции узла соединения колонн и плит перекрытия, позволяющей использовать данный узел при возведении многоэтажных безригельных бескапительных каркасов зданий жилого, социально-бытового и производственного назначения, находящихся в условиях эксплуатации под действием динамических и сейсмических нагрузок.
При решении поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении жесткости и надежности узла соединения колонны и плиты перекрытия при работе его на продавливание и увеличении несущей способности, а также в увеличении несущей способности самой плиты перекрытия и стыка верхней и нижней колонн в узле.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в узле соединения колонн и плиты перекрытия, включающем соединенные между собой верхнюю и нижнюю колонны, концы которых выполнены в форме усеченных пирамид с обращенными друг к другу меньшими основаниями, плиту перекрытия с монтажным отверстием с обечайкой по его периметру и соединительные элементы рабочей арматуры нижней колонны с обечайкой, обечайка дополнительно снабжена коробом, присоединенным по периметру ее нижней части, и анкерными элементами, расположенными с наружной стороны обечайки с шагом, равным шагу рабочей арматуры плиты перекрытия, на меньших основаниях усеченных пирамид колонн установлены фиксирующие элементы с центральными отверстиями, в которых размещены втулка и сопрягаемый с ней стержень, а колонны снабжены дополнительной рабочей арматурой, прикрепленной, с одной стороны, к втулке и стержню фиксирующих элементов колонн, а с другой стороны - к рабочей арматуре колонн.
Указанный технический результат достигается за счет того, что стержни рабочей арматуры в нижней части верхней колонны могут быть соединены между собой загнутыми в виде петель дополнительными рабочими арматурными стержнями, выступающими из колонны для анкеровки их в узле сопряжения колонн и плиты перекрытия. При этом стержни рабочей арматуры и загнутые в виде петель дополнительные рабочие арматурные стержни могут быть соединены между собой посредством уголков. Кроме того, выпуски рабочей арматуры колонн могут быть соединены между собой ванной сваркой, а соединительные элементы рабочей арматуры нижней колонны с обечайкой могут быть выполнены в виде прокатного или гнутого углового профиля или в виде равнополочных или неравнополочных пластин.
Наличие дополнительного короба, прикрепленного к обечайке, позволяет увеличить площадь сечения обечайки, с наружной стороны обечайки по всей высоте сечения прикрепить анкерные элементы, которые одновременно будут являться и ребрами жесткости, увеличив жесткость самой обечайки, образуя фактически скрытую капитель, увеличить прочность плиты перекрытия на продавливание, а так же увеличить площадь поверхности, с которой передается нагрузка от плиты перекрытия на колонну.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 показан узел соединения верхней и нижней колонн и плиты перекрытия при разъединенных между собой верхней и нижней колоннах (аксонометрия);
на фиг. 2 показан узел соединения верхней и нижней колонн и плиты перекрытия при соединенных между собой верхней и нижней колоннах (аксонометрия);
на фиг. 3 показан арматурный каркас плит перекрытия с обечайкой и анкерными элементами;
на фиг. 4 - узел в разрезе при разъединенных между собой верхней и нижней колоннах;
на фиг. 5 - узел в разрезе при соединенных между собой верхней и нижней колоннах;
на фиг. 6 показано соединение арматурных стержней колонн;
на фиг. 7 - обечайка с коробом и соединительными элементами;
на фиг. 8 - нижняя колонна с арматурными выпусками;
на фиг. 9 - верхняя колонны с петлевыми выпусками;
на фиг. 10 показано армирование верхней и нижней колонн при разъединенных между собой колоннах (аксонометрия).
Осуществление изобретения
Узел соединения колонн и плиты перекрытия включает соединенные между собой верхнюю (1), нижнюю (2) колонны и плиту перекрытия (3). Концы колонн выполнены в форме усеченных пирамид (5) с обращенными друг к другу меньшими основаниями (6). В плите перекрытия (3) выполнено монтажное отверстие (7) с обечайкой (8), установленной по периметру монтажного отверстия (7). Обечайка (8) выполнена в виде двух усеченных пирамид, сопряженных друг с другом своими малыми основаниями. Предпочтительно обечайку выполняют из стального углового профиля, который может быть как равнополочным, так и неравнополочным.
Рабочая арматура (9) нижней колонны (2) соединяется с обечайкой (8) посредством соединительных элементов (10), которые могут быть выполнены в виде прокатного или гнутого углового профиля или в виде равнополочных или неравнополочных пластин.
Обечайка (8) дополнительно снабжается коробом (11), который присоединяется по периметру нижней части обечайки. Наличие данного короба позволяет увеличить площадь сечения обечайки, с наружной стороны которой по всей высоте сечения обечайки крепятся анкерные элементы (13), что соответственно позволяет использовать данные анкерные элементы большей высоты и увеличить число стержней рабочей арматуры плиты перекрытия, повысив тем самым прочность плиты на продавливание.
Для анкеровки рабочей арматуры (12) плиты перекрытия (3) предусмотрены анкерные элементы (13), расположенные с наружной стороны обечайки (8). Данные анкерные элементы (13) предпочтительно выполняются в виде пластин, одна из сторон которой изготавливается с профилем, соответствующим профилю наружной стороны обечайки. В зависимости от технических требований к рабочей арматуре плиты перекрытия высота анкерного элемента может соответствовать суммарной высоте обечайки (8) и короба (11). Помимо обеспечения анкеровки рабочей арматуры плиты перекрытия анкерные элементы (13) одновременно являются ребрами жесткости обечайки, повышая жесткость самой обечайки и образуя фактически скрытую капитель, а так же позволяют увеличить площадь поверхности, с которой передается нагрузка от плиты перекрытия на колонну.
Анкерные элементы (13) устанавливаются с шагом, равным шагу рабочей арматуры (12) плиты перекрытия (3). Использование анкерных элементов позволяет значительно увеличить жесткость самой обечайки и заанкерить к ним стержни рабочей арматуры плиты перекрытия, в отличие от известных из уровня техники технических решений, в которых рабочая арматура плиты перекрытия заанкеривалась непосредственно на обечайке, в результате чего число рабочих стержней плиты перекрытия определялось технологическими возможностями и техническими требованиями, существующими в строительной области, к анкеровке арматурных стержней.
В заявленном изобретении стержни рабочей арматуры (12) плиты перекрытия (3) закрепляются на анкерном элементе предпочтительно сваркой и за счет того, что рабочие стержни могут быть расположены с двух сторон анкерного элемента, их число в плите перекрытия может быть увеличено, по меньшей мере, в два раза.
Верхняя (1) и нижняя (2) колонны снабжены фиксирующими элементами (14 и 15), которые установлены на меньших основаниях усеченных пирамид колонн. Фиксирующие элементы колонн выполнены с центральными отверстиями, при этом в центральном отверстии (16) фиксирующего элемента (15) нижней колонны (2) размещена втулка (17), а в центральном отверстии (18) фиксирующего элемента (14) верхней колонны (1) - сопрягаемый со втулкой (17) стержень (19).
Колонны снабжены дополнительной рабочей арматурой (20), прикрепленной, с одной стороны, к втулке (17) и стержню (19) фиксирующих элементов (14 и 15) колонн (1 и 2), а с другой стороны - к рабочей арматуре (21) колонн.
Рабочая арматура (21) верхней колонны (1) может быть снабжена загнутыми в виде петель дополнительными рабочими арматурными стержнями - петлевыми выпусками (22), выступающими из колонны для анкеровки их в узле сопряжения колонн и плиты перекрытия через стержни фиксирующих элементов колонн для образования монтажного зазора между петлевыми выпусками рабочей арматуры в нижней части верхней колонны и выпусками угловых стержней рабочей арматуры в верхней части нижней колонны, заанкеренными к обечайке плиты перекрытия через соединительные элементы.
Петлевые выпуски (22) предпочтительно соединяются с рабочей арматурой (21) верхней колонны посредством уголков (4).
Монтаж узла на строительной площадке осуществляют следующим образом.
В имеющееся в верхней части колонны центральной отверстие, снабженное втулкой с резьбой, вкручивается монтажное приспособление, за которое производится подъем и монтаж колонны в проектное положение.
На установленную колонну, которая может быть многоярусной, каждый ярус которой равен высоте этажа, а в месте перехода от яруса к ярусу выполнен узел, в котором рабочая арматура колонны свободна от бетона, сквозь монтажное отверстие в плите, образованное обечайкой, монтируется плита перекрытия до уровня перехода от яруса к ярусу каждого соответствующего монтажу этажа. Плита перекрытия при помощи монтажных приспособлений фиксируется в проектном положении. При помощи металлических соединительных элементов посредством сварки плита перекрытия, через жестко смонтированную в ней обечайку, крепится к рабочей арматуре колонны, образуя жесткое соединение, после чего узел сопряжения плиты с колонной бетонируется. Верхняя колонна монтируется в следующем порядке. Выступающий стержень, расположенный по центру в нижней части верхней колонны, входит в центральной отверстие, расположенное в верхней части нижней колонны, тем самым осуществляется принудительный монтаж. В нижней части верхней колонны выпуски рабочей арматуры, выполненные в виде петель, входят между выпусками рабочей арматуры верхней части нижней колонны. Колонны стыкуются между собой в узле с плитой перекрытия посредством сварки закладных деталей, размещенных в верхней и нижней части колонн, и анкеровке выпусков рабочей арматуры колонн в бетоне, заполняющем узел после монтажа.