Сборно-монолитный железобетонный каркас здания
PREFABRICATED MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE FRAME OF THE BUILDING

Изобретение относится к области строительства и предназначено для создания сборно-монолитных железобетонных каркасов жилых и общественных зданий любой этажности, обеспечивающих восприятие изменяющихся в них силовых потоков при особом воздействии, вызванном внезапным удалением одной из несущих колонн, и как следствие - повышении устойчивости и сопротивляемости каркаса прогрессирующему лавинообразному обрушению.
Известно сборно-монолитное железобетонное перекрытие, включающее многопустотные плиты, продольные и поперечные ригели, опертые на колонны и состоящие из нижней сборной части и верхней монолитной части, снабженной верхней арматурой, установленной в опорных участках или по длине монолитной части ригелей, многопустотные плиты смонтированы на нижней сборной части продольных ригелей и омоноличены верхней монолитной частью ригелей, содержащей монолитные армированные шпонки, образованные в пустотах плит (патент РФ №140555 RU, дата приоритета 09.01.2014, дата публикации 10.05.2014, авторы: Коянкин А.А., Митасов В.М., RU).
Недостатками аналога являются относительно небольшая жесткость и невысокая трещиностойкость узлов соединения ригелей и колонн, отсутствие двухсторонних связей между колоннами по высоте, отсутствие неразрезности плит перекрытий.
Известен железобетонный сборно-монолитный каркас здания, включающий колонны, жестко соединенные с монолитными ригелями, на которые посредством бетонных шпонок оперты сборные многопустотные плиты (патент РФ №126339 RU, дата приоритета 16.10.2012, дата публикации 27.03.2013, авторы: Варламов А.А., Пивоварова О.В., RU).
Недостатками данного каркаса являются также недостаточная жесткость и трещиностойкость узлов соединения ригелей и колонн и отсутствие двухсторонних связей между колоннами по высоте.
Наиболее близкой к заявляемому решению является конструкция сборно-монолитного перекрытия, выполненного по известной технологии возведения сборно-монолитного каркаса с омоноличиваемыми стыками колонн со сборно-монолитными ригелями. (патент РФ №2519082 RU, дата приоритета 04.06.2012, дата публикации 10.12.2013, авторы Лазарев И.А., Лазарев А.И., Титов А.Н., RU, прототип). Главным недостатком прототипа является то, что несущий ригель не соединяется двухсторонними связями с колонной верхнего этажа, тем самым не обеспечивает защиту каркаса от прогрессирующего обрушения при внезапном изменении направления силовых потоков от удаления одной из несущих колонн первого этажа в каркасе здания. При удалении одной из несущих колонн такая конструкция работает как система с односторонними связями, что не обеспечивает его устойчивость к прогрессирующему обрушению.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение состоит в создании железобетонного сборно-монолитного рамно-стержневого каркаса здания, обеспечивающего восприятие изменяющихся в нем силовых потоков при особом воздействии, вызванном внезапным удалением одной из несущих колонн, и как следствие - повышение устойчивости и сопротивляемости каркаса прогрессирующему лавинообразному обрушению.
Технический результат достигается тем, что сборно-монолитный железобетонный каркас здания, включающий колонны, имеющие в плоскости перекрытия пропуски бетона для монолитного узлового соединения, в котором объединены сборно-монолитные несущие ригели, имеющие в их сборной части выпуски нижней рабочей арматуры с отогнутыми вверх концами, и связевые ригели, опертые на несущие ригели многопустотные плиты перекрытия, выполненные с бетонными шпонками и бетонными пробками, установленными в пустотах торцов плит, а отогнутые вверх концы выпусков нижней рабочей арматуры сборной части несущих ригелей заведены в тело вышележащей колонны и соединены с выпусками ее рабочих стержней, смежные по высоте колонны соединены между собой междуэтажными вертикальными связями - накладками, верхняя арматура монолитной части несущих ригелей предварительно напряжена, многопустотные плиты снабжены каркасами, которые установлены в сплошных частях плит между пустотами на четверть пролета от торца, выступают из торцов плит на длину равную ширине монолитной части ригеля, соединены в монолитной части ригеля в нахлестку и вместе со шпонками образуют после бетонирования верхней части ригеля и проемов в колонне единый сборно-монолитный жесткий диск перекрытия.
Применение отгибов арматурных стержней из ригелей в тело колонны и их соединение со стержнями колонны обеспечивает замкнутость контура «ригель-колонна» и их совместное деформирование после перераспределения силовых потоков от удаления любой одной из колонн каркаса здания. Соединение смежных по высоте колонн каркаса здания между собой междуэтажными вертикальными связями - накладками обеспечивает восприятие растягивающих усилий цепочкой колонн по высоте здания после удаления колонны первого этажа, предварительное напряжение верхней арматуры несущих ригелей повышает жесткость узла в контуре «ригель-колонна» и тем самым обеспечивает его неизменяемость. Установка в сплошных частях плит между пустотами арматурных каркасов в теле плиты с выступами этих каркасов из торцов плит на длину равную ширине монолитной части ригеля и соединением этих каркасов в зоне монолитной части ригеля в нахлестку, а также с устройством шпонок на боковых поверхностях плит, позволяют после бетонирования верхней части ригеля объединить перекрытие в единый сборно-монолитный жесткий диск и тем самым в совокупности с другими отличительными признаками обеспечить достижение технического результата - совместное деформирование всех элементов каркаса здания при изменении в нем силовых потоков от особого воздействия, вызванного удалением из каркаса здания одной из несущих колонн первого этажа.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.
Фиг. 1 - фрагмент плана сборно-монолитного перекрытия;
Фиг. 2 - разрез 1-1;
Фиг. 3 - разрез 2-2;
Фиг. 4 - разрез 3-3;
Фиг. 5 -разрез 4-4;
Фиг. 6 -узел А фиг.2;
Фиг. 7 - узел Б фиг.3;
Фиг. 8 - конструкция плиты перекрытия;
Фиг. 9 - фрагмент конструкции несущего ригеля.
На приведенных чертежах присутствуют следующие обозначения:
1 - колонны;
2 - несущие ригели;
3 - связевые ригели;
4 - многопустотные плиты;
5 - шпонки;
6 - отогнутые арматурные выпуски;
7 - бетонные шпонки;
8 - бетонные пробки;
9 - отверстия;
10 - каркасы между пустотами плит;
11 - предварительно напряженная арматура;
12 - монолитная часть ригеля;
13 - междуэтажные вертикальные связи - накладки;
14 - выпуски рабочих стержней колонны;
15 - пустоты в плитах.
Сборно-монолитный железобетонный каркас здания включает в себя колонны (1) и перекрытие, образованное несущими (2) и связевыми ригелями (3) и многопустотными плитами (4). Концы нижних рабочих арматурных стержней несущих ригелей (2) отогнуты вверх, эти отогнутые арматурные выпуски (6) заведены в тело вышележащей колонны (1) и соединены с выпусками ее рабочих стержней (14), смежные по высоте колонны (1) каркаса здания соединены между собой междуэтажными вертикальными связями-накладками (13). Узел сопряжения «ригель - плита перекрытия» выполнен с бетонными шпонками (7), а в пустотах торцов плит установлены бетонные пробки (8). Верхняя арматура (11) несущих ригелей (2) предварительно напряжена. Многопустотные плиты (4) железобетонного каркаса здания снабжены каркасами (10), которые установлены в сплошных частях между пустотами (15) плит. На четверть пролета 1/4 от торца многопустотных плит (4) по направлению к середине плиты и эти каркасы выступают из торцов многопустотных плит (4) на длину, равную ширине монолитной части ригеля в (12). Каркасы между пустотами плит (10) соединены в монолитной части ригеля (12) внахлестку и совместно со шпонками (5) на боковых поверхностях многопустотных плит (4) и отверстиями (9) над пустотами в верхней полке плит образуют в верхней монолитной части ригеля (12) единый сборно-монолитный жесткий диск перекрытия.
Заведение отогнутых арматурных выпусков стержней ригелей вверх в тело колонны и установка междуэтажных связей-накладок обеспечивает работу арматуры колонны на растяжение-сжатие совместно с нижней рабочей арматурой ригелей при изменении силовых потоков в сборно-монолитном железобетонном каркасе здания. Предварительное напряжение верхней арматуры несущего ригеля повышает трещиностойкость ригеля и рассматриваемого диска перекрытия в целом. Установка арматурных каркасов в сплошных частях многопустотных плит и их соединение внахлестку над верхней монолитной частью ригеля шириной ее последующим замоноличиванием каркасов, выступающих из многопустотных плит, отверстий над пустотами в верхней полке плит в единый сборно-монолитный жесткий диск перекрытия, обеспечивает перераспределение усилий между элементами перекрытия при внезапном удалении нижележащей колонны. Предварительно напряженная верхняя арматура несущих ригелей повышает также жесткость узла «ригель-колонна» и тем самым его неизменяемость при внезапном изменении силовых потоков, вызванных удалением колонны. Междуэтажные вертикальные связи - накладки между смежными по высоте колоннами удерживают вышележащие колонны каркаса здания и в совокупности с другими отличительными признаками создают каркас, сопротивляющийся прогрессирующему лавинообразному обрушению.