КАРКАС ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при возведении жилых, общественных и административных зданий и сооружений, возводимых в различных районах, в том числе и сейсмических, а также при восстановлении или реконструкции зданий.
Известен железобетонный каркас здания, включающий колонны со сквозными проемами в уровне перекрытий, железобетонных неразрезных несущих и связевых ригелей и многопустотных плит перекрытий. Концы несущих ригелей выполнены в виде клиньев, размещенных в проемах крайних колонн и узкой частью направленных вовнутрь здания. В проемах средних колонн неразрезные несущие ригели выполнены в виде двойных клиньев, узкой частью направленных навстречу друг другу и к оси колонн (Патент РФ №2118430, МПК Е04В 1/18, опубл. 27.08.1998).
Известный каркас имеет сравнительно небольшую материалоемкость и высокую несущую способность. Однако известный каркас требует дополнительных трудозатрат на изготовление фрагментов колонн со сложной конфигурацией сквозных проемов и на последующее производство работ по бетонированию ригелей и их стыков с колоннами. Кроме того, многопустотные плиты перекрытия опираются на несущие ригели фактически только верхней частью, что снижает эксплуатационную надежность каркаса.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому при использовании полезной модели техническому результату является каркас здания, состоящий из сборных колонн, имеющих сквозные проемы в уровне перекрытий, несущих и ненесущих ригелей, ортогонально сопряженных в горизонтальной плоскости, и многопустотных плит перекрытия. Ригели состоят из сборной и монолитной частей и жестко сопряжены между собой. Сечение ригелей развито за счет заполнения и армирования пустот в плитах перекрытия на глубину не менее 1,3 толщины плиты (Патент РФ №2182624, МПК Е04В 1/20, опубл. 20.05.2002).
Известный каркас требует небольших трудозатрат при изготовлении сборных элементов и сравнительно прост при монтаже. Однако известный каркас имеет ряд недостатков: развитие сечения ригеля путем армирования с последующим заполнением бетоном приопорных зон многопустотных плит требует дополнительных трудо- и материалозатрат, однако предполагаемое при этом повышение несущей способности ригеля невозможно учесть расчетом; вследствие особенностей технологии изготовления сборных частей ригелей поперечная арматура сборно-монолитных ригелей не имеет надежной анкеровки; совместность работы монолитной и сборной частей ригелей обеспечивается только поперечной арматурой, которая, как отмечалось выше, не имеет надежной анкеровки.
Полезная модель направлена на создание новой несущей конструктивной каркасной системы, обеспечивающей сокращение трудо- и материалозатрат, снижение металлоемкости, повышение эксплуатационной надежности, а также повышение заводской готовности сборных элементов.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в каркасе зданий и сооружений, содержащем железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, железобетонные ригели, жестко сопряженные между собой, и плиты перекрытия, ригели выполнены сборно-монолитными в виде пространственных тел со сборной предварительно-напряженной нижней частью, имеющей лоткообразную форму с отбортованными краями, направленными навстречу друг другу, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса, нижняя часть которого размещена в лотке, а верхняя - между торцами плит.
Кроме того, нижняя часть ригеля (лоток) изготовлена по технологии безопалубочного формования и армирована в продольном направлении предварительно напряженной проволочной или канатной арматурой.
Получаемое таким образом сечение ригеля является составным, с работающими совместно предварительно-напряженной оболочкой и внутренним монолитным железобетонным поясом. Совместность работы обеспечивается за счет сил сцепления между сборным и монолитным бетоном.
Предпочтительные варианты исполнения полезной модели описываются далее на основе представленных чертежей, на которых изображены:
на фиг.1 - каркас зданий и сооружений (аксонометрия);
на фиг.2 - фрагмент каркаса (план);
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2 (узел опирания сборных плит на ригель);
на фиг.5 - разрез В-В на фиг.2 (узел опирания сборных плит на ригель);
на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.2 (узел опирания монолитных плит на ригель);
на фиг.7 - разрез В-В на фиг.2 (узел опирания монолитных плит на ригель);
на фиг.8 - варианты выполнения поперечной арматуры (каркасов и сеток).
Предлагаемый каркас зданий и сооружений содержит колонны 1 со сквозными проемами в уровне дисков перекрытий и диски перекрытий, которые состоят из железобетонных неразрезных ригелей 2, ортогонально сопряженных в единой плоскости, и плит перекрытий 3 и 4. Сборно-монолитный ригель 2 каркаса выполнен в виде пространственного тела со сборной нижней частью 5, имеющей лоткообразную форму с отбортованными краями (верхние грани лотка), направленными навстречу друг другу, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса 6, нижняя часть которого размещена в лотке 5, что в совокупности позволяет образовать единую несущую конструкцию.
Колонны 1 могут быть монолитными и сборными различной высоты, в зависимости от конструктивного решения, условий транспортировки и монтажа. В уровне дисков перекрытий в колоннах 1 отсутствует бетон, позволяя производить одновременную заливку монолитных поясов 6 стыкуемых ригелей 2, тем самым, обеспечивая большую надежность стыков (Фиг.3). По высоте здания колонны 1 стыкуют при помощи штепсельных соединений, ванной сварки или резьбовых соединений. Плиты перекрытий каркаса могут быть выполнены сборными 3 и монолитными 4. Сборные плиты 3 выполняют пустотными и полнотелыми, предварительно-напряженными и без предварительного напряжения. При использовании сборных плит 3 для создания жесткого диска перекрытия межплитные швы 7 замоноличивают бетоном. Кроме того, для предотвращения затекания бетона замоноличивания внутрь плит, в пустоты плит вставляют заглушки 8, например, из пенополистирола. Узел опирания сборных плит на ригель показан на Фиг.4-5. В случае применения монолитных плит перекрытия 4 их армирование 9 и бетонирование осуществляют одновременно с бетонированием монолитных поясов 6 ригелей 2. Узел опирания монолитных плит на ригель показан на Фиг.6-7.
Нижнюю часть 5 ригеля 2 изготавливают по технологии безопалубочного формования, поэтому она может быть армирована только в продольном направлении проволочной либо канатной арматурой 10.
Каркас возводят следующим образом.
После монтажа колонн 1 нижние части 5 ригеля 2 устанавливают на монтажные столики 11 на уровне сквозных проемов в колоннах. Под низ лотков 5 подводят монтажные стойки 12. На верхние грани лотков 5 укладывают плиты 3 или, при необходимости, устанавливают сплошную опалубку. Во внутреннее пространство, образованное лотком 5 и торцами плит 3 (или опалубкой), устанавливают арматуру в виде каркасов 13, сеток 14 (Фиг.8) и отдельных стержней 15 и 16 (количество арматуры определяется расчетом сечений по усилиям, полученным из расчета каркаса здания). Затем производится укладка тяжелого бетона классов на сжатие не менее В30. При укладке монолитного бетона пояса 6 внутренние поверхности лотка 5 и опорные зоны плит необходимо тщательно увлажнить для обеспечения надежного сцепления сборного и монолитного бетона. После набора монолитным бетоном пояса 6 необходимой прочности производят демонтаж стоек 12 и столиков 11, и ригель 2 включается в работу каркаса здания как цельная предварительно напряженная неразрезная балка с жесткими сопряжениями с колоннами 1.
Конструкцией ригеля предусмотрено, что изгибающие усилия в середине пролета воспринимаются предварительно-напряженной арматурой нижней сборной части. В случае если по результатам расчетов продольной предварительно-напряженной арматуры 10 лотка 5 недостаточно, на дно лотка может быть установлена дополнительная ненапряженная продольная арматура 15. При этом часть нижней ненапрягаемой продольной арматуры, по площади не менее 50% от площади всей продольной арматуры, должна быть заведена за грани колонн.
Опорные изгибающие усилия воспринимаются продольной ненапрягаемой опорной арматурой 16, которая устанавливается в верхней части монолитного пояса и проходит сквозь колонну.
Для восприятия поперечных усилий в лотке устанавливаются пространственные каркасы 13 или плоские сетки 14, доходящие только до граней колонн.
За счет непрерывного монолитного железобетонного пояса 6, с постоянным сечением по длине, в ригеле 2 реализуется надежная анкеровка продольной 15 и 16 и поперечной арматуры 13 и 14, что обеспечивает неразрезность ригеля, прочность нормальных и наклонных сечений и надежность стыка с колонной.
Предлагаемый сборно-монолитный железобетонный каркас позволит, благодаря принятой конструкции ригеля, значительно сократить трудо- и материалозатраты, снизить металлоемкость и получить хорошие показатели по повышению эксплуатационной надежности каркаса.