КРУГЛАЯ ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ
ROUND FLOOR SLAB

Изобретение относится к высотному строительству и может быть использовано при устройстве монолитных круглых в плане высотных гражданских зданий с центральным ядром жесткости и специальных (цилиндрических) сооружений.
Известна круглая монолитная ребристая плита перекрытия в системе с ядром жесткости и внешним рядом колонн высотного здания Marina City, построенного в Чикаго по проекту архитектора Бертрана Голдберга (Antonio Terranova, 2003, «Skyscrapers»). Плита перекрытия диаметром 32 м оперта на 16 радиально расположенных ригелей и примыкает к ядру жесткости диаметром 10 м. Ригели при этом оперты на концентрические кольца из внешних и внутренних колонн и примыкают к ядру жесткости. Внутренние колонны установлены для снижения передаваемой с ребер нагрузки на ядро жесткости и отстоят от него на 2 метра.
Недостатком известного аналога является высокая стоимость здания в связи с нерациональным расположением ригелей и использованием для их опирания дополнительного внутреннего ряда колонн, отстоящих от ядра жесткости, в результате чего снизился процент полезного использования внутреннего пространства и возникла необходимость в устройстве дополнительного ряда свай, что значительно повысило стоимость работ нулевого цикла и материалоемкость здания в целом.
Известна круглая плита перекрытия, применяемая в высотном строительстве гражданских зданий с центральным ядром жесткости, содержащая сборные сегментные железобетонные плиты, уложенные на решетку из радиальных стальных балок, которые одним концом примыкают к наружным колоннам, а другим концом оперты на железобетонное ядро жесткости, при этом при больших диаметрах зданий на радиальные балки дополнительно установлены кольцевые балки (Ф.Харт, В.Хенн, Х.Зонтаг. «Атлас стальных конструкций». M. 1977, стр.198, прототип).
Недостатком прототипа является повышенная материалоемкость, обусловленная конструктивными особенностями и нерациональным распределением материала в связи с тем, что радиальные балки передают точечную нагрузку на ствол монолитного ядра жесткости и вызывают значительные концентрации напряжений в месте стыков, требующие утолщения стенки ядра жесткости, а направление радиальных и кольцевых балок не обеспечивает сопротивление плиты на кручение, возникающее в здании такого типа при действии динамических нагрузок.
Задачей изобретения является снижение материалоемкости и повышение жесткости на изгибные и крутящие нагрузки путем рационального распределения материала при монолитном возведении плиты перекрытия.
Для решения поставленной задачи круглая плита перекрытия, включающая решетку из ребер, опертую на периметральные колонны и ядро жесткости круглого в плане здания, и верхний слой плиты, согласно изобретению выполнена монолитной с арматурным каркасом из продольной и поперечной арматуры, решетка образована пересекающимися криволинейными ребрами, примыкающими к ядру жесткости по касательной и связывающими диаметрально расположенные колонны, при этом в колоннах ребра попарно объединены и выполнены в плане линзообразного очертания, образующего вокруг ядра жесткости уплотненную зону, верхний монолитный слой плиты снабжен арматурной сеткой, ребра снабжены продольными верхними и нижними арматурными стержнями, верхние из которых соединены с арматурной сеткой, а в узлах пересечения ребер установлены поперечные каркасы, соединяющие верхнюю и нижнюю продольную арматуру.
Согласно изобретению при больших диаметрах зданий в решетке дополнительно выполнены кольцевые ребра, пересекающиеся с линзообразными ребрами в узлах пересечения последних.
Согласно изобретению при больших диаметрах зданий в плите дополнительно выполнен нижний монолитный слой с нижней арматурной сеткой, образующий между ребрами полости замкнутого поперечного сечения, при этом нижняя арматурная сетка соединена с нижними арматурными стержнями ребер.
Согласно изобретению узлы пересечения ребер омоноличены.
Согласно изобретению верхний монолитный слой плиты может быть усилен и выполнен в поперечном сечении каждой ячейки решетки арочного очертания.
Достижение технического результата обусловлено новой формой выполнения ребер, образующих решетку, в которой расположение ребер совпадает с линиями действия максимальных напряжений, а нагрузка с ребер равномерно передается на всю поверхность ядра жесткости без концентраций напряжений, что свидетельствует о рациональном распределении материала и возможности проектировать монолитные круглые плиты перекрытия больших диаметров без установки дополнительных рядов колонн.
На фиг.1 схематично изображена круглая монолитная плита перекрытия, вид сверху; на фиг.2 - то же, при больших диаметрах зданий; на фиг.3 изображен узел А плиты перекрытия с верхним монолитным слоем, поперечное сечение; на фиг.4 - то же, с дополнительным нижним монолитным слоем; на фиг.5 изображен вариант выполнения омоноличенного узла Б соединения ребер; на фиг.6 показан фрагмент поперечного сечения плиты перекрытия с усиленным верхним слоем.
Заявляемая круглая плита перекрытия выполнена монолитной с арматурным каркасом из продольной и поперечной арматуры и оперта на внешние периметральные колонны 1 и ядро жесткости 2 круглого в плане здания. Наиболее экономичным вариантом выполнения является круглая плита перекрытия, изображенная на фиг.1, содержащая верхний слой плиты 3 и решетку из ребер, образованную пересекающимися криволинейными ребрами 4, примыкающими к ядру жесткости 2 по касательной и связывающими диаметрально расположенные колонны. В колоннах ребра 4 попарно объединены и выполнены в плане линзообразного очертания. При этом линзообразные ребра 4 образуют вокруг ядра жесткости уплотненную зону. Верхний монолитный слой плиты 3 снабжен арматурной сеткой 5. Ребра 4 снабжены продольными верхними и нижними арматурными стержнями 6. Верхние продольные стержни соединены с арматурной сеткой 5, а в узлах пересечения ребер 4 установлены поперечные каркасы 7, соединяющие верхнюю и нижнюю продольную арматуру.
При больших диаметрах зданий применима круглая плита перекрытия, изображенная на фиг.2, выполненная с поперечным сечением, изображенным на фиг.3. Данная круглая плита перекрытия содержит верхний слой плиты 3 и решетку из ребер, образованную линзообразными ребрами 4 и дополнительными кольцевыми ребрами 8, пересекающимися с линзообразными ребрами в узлах пересечения последних.
При больших диаметрах зданий применима также круглая плита перекрытия, изображенная на фиг.2, выполненная с усиленным поперечным сечением, изображенным на фиг.4. В этой плите дополнительно выполнен нижний монолитный слой 9 с нижней арматурной сеткой 10, образующий между ребрами полости 11 замкнутого поперечного сечения. При этом нижняя арматурная сетка 10 соединена с продольными нижними арматурными стержнями 6 ребер. Наличие замкнутого сечения увеличивает сопротивление конструкции высоким температурам и придает дополнительную жесткость конструкции на изгибающие нагрузки.
Узлы соединения ребер в местах их пересечения выполнены омоноличенными, как показано на фиг.5.
Верхний монолитный слой плиты может быть усилен выполнением поперечного сечения каждой ячейки решетки арочного очертания 12 (фиг.6).
Монтаж круглой плиты перекрытия без нижнего монолитного слоя осуществляют следующим образом. Устанавливают опалубку со съемными формами для образования решетки из ребер. Далее устанавливают продольную 5, 6 и поперечную 7 арматуру каркаса. К арматурной сетке 5 приваривают верхние продольные арматурные стержни 6, а нижние продольные арматурные стержни приваривают к поперечным каркасам 7, установленным в местах пересечения ребер и связывающим верхнюю и нижнюю продольную арматуру.
Монтаж круглой плиты перекрытия с нижним монолитным слоем 9 осуществляют следующим образом. Вначале устанавливают опалубку для нижнего слоя плиты 9. В опалубке укладывают нижнюю арматурную сетку 10 в проектное положение, к ней приваривают нижние продольные стержни 6. В местах пересечения ребер устанавливают поперечные каркасы 7 и заливают бетонную смесь для нижнего слоя 9. На втором этапе устанавливают оставляемую формообразующую опалубку в виде скорлупы для ребер, затем укладывают верхнюю арматурную сетку 5, к ней приваривают верхние арматурные стержни 6 и производят бетонирование всей плиты.
Преимущество заявляемой круглой плиты перекрытия по сравнению с прототипом заключается в снижении материалоемкости и повышении жесткости на изгибные и крутящие нагрузки за счет рационального распределения материала и монолитного возведения плиты перекрытия.