Ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания
JOIST FOR PRODUCING CAST-IN-PLACE AND PRECAST BUILDING FRAME

Предложение относится к области строительства и может быть использовано при возведении жилых, общественных и административных зданий и сооружений, а также при их восстановлении или реконструкции.
За аналог принят каркас зданий и сооружений содержащей железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, железобетонные ригели, жестко сопряженные между собой, и плиты перекрытия, при этом ригели выполнены сборно-монолитными в виде пространственных тел со сборной предварительно - напряженной нижней частью, имеющей лотко-образную форму, на внутренней поверхности которой выполнен, по меньшей мере, один клиновидный выступ, изготовленные методом безопалубочного формования, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса, нижняя часть которого размещена в лотке, а верхняя - между торцами плит (Патент РФ 96143 от 20.07.2010 г., МПК7: Е04С 3. Недостаток данного технического решения заключается з том, что конструкция сборно-монолитного каркаса способна воспринимать расчетные нагрузки только после набора монолитным бетоном ригелей проектной прочности, что увеличивает время монтажа каркаса
За прототип принят ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания (Патент РФ №86903 от 20.09.2009 г., МПК7: В28В 1/08). Ригель, выполненный по всей длине с полостью, открытой в верхней своей части, замкнутой в нижней, образованной горизонтальной нижней внутренней плоскостью и двумя вертикальными участками боковой стенки с каждой стороны, смешенными по горизонтали относительно друг друга, с образованием плечевого пояса ригеля, площадь горизонтального сечения полости в верхней части меньше, чем в нижней, место соединения одного вертикального участка боковой стенки с нижней горизонтальной внутренней плоскостью и место взаимного соединения вертикальных участков боковой стенки с каждой стороны полости относительно плоскости симметрии ригеля выполнены со скосами, внутренняя поверхность вертикального участка боковой стенки полости ригеля снабжена клиновидными насечками, ригель снабжен армирующей предварительно напряженной проволокой, проходящей вдоль ригеля по всей его длине, установленной группой в центральной нижней части ригеля, двумя группами по бокам в нижней части ригеля, и двумя группами в верхней части ригеля в плечевом его поясе симметрично относительно его вертикальной плоскости симметрии. Такое решение не обеспечивает положения прямолинейности поверхностей ригелей на фасадных поверхностях зданий и сооружений.
Технической задачей является сокращение трудо- и материалозатрат при одновременном уменьшении сроков производства работ и обеспечение возможности их проведения при любых погодных условиях, в том числе в регионах, относящихся к суровым климатическим зонам, с низкими отрицательными температурами в зимнее время и обеспечение положения прямолинейности поверхностей ригелей на фасадных поверхностях зданий и сооружений.
Поставленная техническая задача достигается тем, что ригели для производства сборно-монолитного каркаса здания выполнены сборно-монолитными в виде пространственных тел со сборной нижней уширенной частью и примоноличенной зауженной относительно нижней верхней частью в виде протяженного многогранника с поперечным сечением, преимущественно, в форме прямоугольника или трапеции с образованием в совокупности со сборной частью единого несущего профиля с локальными уширениями в виде выступов, расположенных по длине ригеля с шагом, соответствующим шагу пустот опертых на ригель плит перекрытия, причем выступы выполнены протяженными в направлениях осей пустот, имеют длину, составляющую не менее 1,3 толщины соответствующих плит, и размещены в приопорных и опорных зонах пустот плит.
В отличие от известных решений сборная нижняя уширенная часть ригеля с одной стороны состоит из основного несущего элемента прямоугольного сечения и параллельно ему расположенного вспомогательного несущего элемента прямоугольного сечения.
Основной и вспомогательные элементы соединяются между собой армированными соединительными элементами прямоугольного сечения, шириной 0,68, длиной 0,568-0,795 толщины пустотной плиты.
3
Между основным, вспомогательным и соединительными элементами устанавливаются термовкладыши из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м.
В примоноличенной зауженной относительно сборной нижней уширенной составной части ригеля с его другой стороны выступы расположены с шагом соединительных элементов сборной нижней уширенной составной части ригеля, имеют длину 0,568-0,795, ширину 0,68 толщины соответствующих плит, высота выступов должна быть не менее высоты, ограниченной наивысшей точкой поперечного сечения выступов, заведенных в пустоты опертых на ригель плит.
В примоноличенной зауженной относительно нижней верхней части ригеля, на вспомогательные элементы ригеля установлен наружный слой ограждающих конструкций, выполненный из штучных материалов, высотой равной или большей чем высота примоноличенной части ригеля, наружный слой ограждающих конструкций выполняет роль опалубочной системы для омоноличивания зауженной верхней относительно нижней части ригеля, а также для омоноличивания узлов каркаса и перекрытия здания.
3
Между наружным слоем ограждающих конструкций, выступами над соединительными элементами сборной нижней уширенной составной части ригеля, многогранником в примоноличенной части ригеля установлены термовкладыши из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м.
По концам основных элементов ригеля расположены проемы, в которых располагаются концы напрягаемой арматуры.
Проемы основных элементов ригелей армированы арматурными сетками, расположенными в днище и боковых сторонах проемов.
По верхней поверхности основных элементов ригелей по их продольной оси установлены П-образные стержни, необходимые для установки верхней рабочей арматуры ригелей. П-образные стержни проходят через все сечение основного несущего элемента ригеля, напрягаемая арматура основного несущего элемента ригеля располагается между вертикальными участками П-образных стержней.
Основной несущий элемент ригеля армирован напрягаемой арматурой, выполненной из семипроволочных прядей диаметром 12К-7 ГОСТ 13840-68, расположенных в нижней части основного несущего элемента в два яруса с положением равнодействующей от усилия напряжения в напрягаемой арматуре на величину равную 0,46-0,5 высоты пустотных плит от нижней горизонтальной поверхности основного несущего элемента.
Напрягаемая арматура верхней части основного несущего элемента устанавливается в том случае, когда боковая поверхность вспомогательного несущего элемента, выходящая на фасад здания, не имеет прямолинейной формы.
Вспомогательный несущий элемент ригеля армирован напрягаемой арматурой, выполненной из семипроволочных прядей диаметром диаметром 12 К-7 ГОСТ 13840-68, расположенных в два яруса (нижний и верхний ярус) с одинаковым количеством напрягаемой арматуры в ярусах.
По периметру сечения основного элемента ригеля установлены П-образные сетки, нижние и верхние, состоящие из П-образных стержней соединенных прямолинейными стержнями, привариваемыми точечной сваркой, сетки устанавливаются друг в друга и соединяются между собой вязальной проволокой, закрепляемой в верхней части ригеля.
По периметру вспомогательных элементов ригеля установлены П-образные сетки, нижние и верхние, состоящие из П-образных стержней соединенных прямолинейными стержнями, сетки устанавливаются друг в друга и соединяются между собой вязальной проволокой, закрепляемой в верхней части ригеля.
Арматурный каркас соединительных элементов ригеля состоит из четырех продольных стержней соединенных прямолинейными стержнями, привариваемыми точечной сваркой с четырех сторон каркаса или соединяемые между собой кольцевыми соединительными элементами, которые закрепляются вязальной проволокой.
Арматурный каркас соединительных элементов одним своим концом располагается в теле основного элемента между напрягаемой арматурой основного элемента в зоне установки пустотных плит, а вторым концом арматурный каркас соединительных элементов устанавливается во вспомогательном элементе между напрягаемой арматурой вспомогательного элемента в зоне установки наружного слоя ограждающей конструкции.
Арматурный каркас соединительных элементов устанавливается и закрепляется вязальной проволокой на прямолинейные стержни нижних сеток основных и вспомогательных элементов, далее на арматурные каркасы соединительных элементов устанавливаются и закрепляются верхние сетки основных и вспомогательных элементов, которые крепятся к арматурным каркасам соединительных элементов вязальной проволокой, верхние и нижние сетки устанавливаются друг в друга и соединяются между собой вязальной проволокой, закрепляемой в верхней части ригеля.
На арматурные каркасы соединительных элементов установлены и закреплены П-образные арматурные стержни, выходящие на верхние, обращенные к примоноличиваемой части ригеля поверхности, соединительных элементов ригелей.
Высота П-образных стержней над поверхностью соединительных элементов должна быть не меньше высоты ограниченной наивысшей точкой поперечного сечения выступов, заведенных в пустоты опертых на ригель плит перекрытий.
В верхних углах П-образных стержней соединительных элементов устанавливаются арматурные стержни, которые проходят внутри П-образных стержней соединительных элементов, далее проходят между П-образными стержнями основного элемента ригеля (под верхней рабочей арматурой ригеля), и далее заходят в пустоты плит перекрытия или доходят до боковых поверхностей плит перекрытия.
На торцевых поверхностях вспомогательных элементов ригелей имеются четыре выпуска напрягаемой арматуры, необходимые для надежного соединения вспомогательных элементов ригелей в каркасе здания.
Высота соединительных элементов ригеля равна высоте основного несущего элемента ригеля.
Высота термовкладышей ригеля равна высоте основного несущего элемента ригеля.
На нижней горизонтальной поверхности ригеля выполнен сквозной проем шириной равной ширине вспомогательного несущего элемента, высотой равной разнице между высотой основного несущего элемента и высотой вспомогательного несущего элемента.
Технический результат предложения заключается в сокращении трудо- и материалозатрат и обеспечении возможности проведения работ при любых погодных условиях, в том числе в регионах, относящихся к суровым климатическим зонам с низкими отрицательными температурами в зимнее время, при одновременном уменьшении сроков производства работ, и обеспечении прямолинейности боковой поверхности вспомогательного элемента ригеля, выходящего на фасад здания.
Сущность предложения поясняется чертежами, где:
На фигуре 1 изображен ригель в аксонометрии;
На фигуре 2 изображен ригель в плане;
На фигуре 3 - сечение А-А фигуры 2;
На фигуре 4 - сечение Б-Б фигуры 2;
На фигуре 5 - сечение В-В фигуры 2;
На фигуре 6 - сечение наружной стены по оконному проему с использованием ригеля вместо перемычек.
Ригель состоит из основного несущего элемента 1 прямоугольного сечения шириной от 1,136 до 1,366 размера высоты пустотных плит, высотой от 1,363 до 1,54 размера высоты пустотных плит. Ширина основного элемента ригеля зависит от размера устанавливаемых колонн каркаса. Высота основного элемента ригеля зависит от места установки ригеля в каркасе здания, при установке на ригель ограждающих конструкций получается минимальная нагрузка и соответственно высота основного элемента ригеля составляет 1,366 размера высоты пустотной плиты, при установке на ригель ограждения и установку пустотных плит высота ригеля может составлять 1,54 размера высоты пустотных плит.
Основной элемент 1 ригеля армируется напрягаемой арматурой 2, выполненной из семипроволочных прядей диаметром 12 К-7 ГОСТ 13840-68*, расположенной в два яруса в нижней части основного несущего элемента 1 ригеля. В верхней части основного элемента 1 ригеля может располагаться напрягаемая арматура 3, которая устанавливается в случае непрямолинейности боковой поверхности 4 вспомогательного несущего элемента 5 ригеля.
Напрягаемая арматура 3 не влияет на несущую способность основного несущего элемента 1, но в случае ее отсутствия возможно образование непрямолинейности боковой поверхности 4 вспомогательного несущего элемента 5 выходящей на фасад здания, сооружения, для устранения подобного дефекта устанавливается напрягаемая арматура 3, выполняемая из одной семипроволочной пряди, или двух семипроволочных прядей диаметром 12 К-7 ГОСТ 13840-68.
Вспомогательный несущий элемент 5 ригеля выполнен в виде прямоугольника 6 шириной 0,68 высоты пустотных плит, высотой от 1,0 до 1,18 высоты пустотных плит, армирован предварительно напряженной арматурой 7, выполненной из семипроволочных прядей диаметром 12 К-7 ГОСТ 13840-68*, расположенной в двух ярусах нижнем и верхнем с одинаковым количеством напрягаемой арматуры в ярусах, по два элемента в каждом ярусе.
По периметру вспомогательного несущего элемента 5 устанавливаются П-образные арматурные сетки нижние - 8, верхние - 9, которые устанавливаются друг в друга, соединяются между собой вязальной проволокой, закрепляемой в верхней части вспомогательного элемента 5.
Нижние арматурные сетки 8 состоят из П-образных арматурных элементов 10 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейными арматурными стержнями 11.
Верхние арматурные сетки 9 состоят из П-образных арматурных элементов 12 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейными арматурными стержнями 13.
Нижние арматурные сетки 8 и верхние арматурные сетки 9 вспомогательных элементов 5 воспринимают усилия, возникающие при снятии напряжения в напрягаемой арматуре 7, а также воспринимают усилия поперечных сил возникающих во вспомогательных элементах 5 при эксплуатации здания.
Между основными несущими элементами 1 ригелей и вспомогательными несущими элементами 5 ригелей располагаются крайние соединительные элементы 14 и средние соединительные элементы 15.
Крайние соединительные элементы 14 армированы арматурными каркасами 16, состоящими из 4-х продольных стержней 17 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейных стержней 18, или закрепленными вязальной проволокой к кольцевым соединительным элементам, выполненным из арматурных стержней.
К арматурным каркасам 16 устанавливаются и закрепляются П-образные стержни 19, которые выходят на верхнюю поверхность элементов 14.
Средние соединительные элементы 15 армированы арматурными каркасами 20 состоящими из 4-х продольных стержней 21 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейных стержней 18, или закрепленными вязальной проволокой к кольцевым соединительным элементам, выполненным из арматурных стержней.
К арматурным каркасам 20 устанавливаются и закрепляются П-образные стержни 19, которые выходят на верхнюю поверхность средних соединительных элементов 15.
3
Между основным несущим элементом 1, вспомогательным несущим элементом 5, крайними соединительными элементами 14, средними соединительными элементами 15 устанавливаются термовкладыши 22, выполняемые из материалов объемным весом 35÷200 кг/м.
По периметру основных несущих элементов 1 устанавливаются нижние П-образные сетки 23 состоящие из П-образных стержней 24 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейными стержнями 25, верхние П-образные сетки 26 состоят из П-образных стержней 27 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейными стержнями 28.
Сетки 23 и 26 устанавливаются друг в друга, соединяются между собой вязальной проволокой в верхней части основного несущего элемента 1 ригеля.
Сетки 23 и 26 воспринимают усилие возникающее при снятии напряжения з напрягаемой арматуре 2 и 3, а также воспринимают усилие от поперечных сил, возникающих в основных несущих элементах 1 ригеля при эксплуатации здания.
По концам основных несущих элементов 1 ригелей располагаются проемы 29, днище и стенки которых армированы сетками 30, состоящими из -образных стержней 31 соединенных точечной сваркой с прямолинейными стержнями 32.
В проемах 29 основных несущих элементов 1 располагаются концы 33 напрягаемой арматуры 2 и 3.
По продольной оси основного несущего элемента 1 устанавливаются П-образные арматурные элементы 34, которые проходят через все сечение основного несущего элемента 1, и внутри элемента 34 располагается напрягаемая арматура 2 и 3.
На торцевых поверхностях вспомогательных несущих элементов 5 расположены 4-е конца 35 напрягаемой арматуры 7.
Концы 35 напрягаемой арматуры 7 соседних ригелей соединяются между собой вязальной проволокой, на них устанавливаются кольцевые соединительные элементы, выполненные из арматурных стержней, устанавливается опалубочная система и соединение концов вспомогательных несущих элементов, заполняется мелкозернистой бетонной смесью, которая тщательно уплотняется и при необходимости прогревается для получения требуемой прочности бетона. Подобное соединение вспомогательных несущих элементов 5 по всему периметру здания создает предпосылки для надежной и долговечной работы ограждающих конструкций здания, сооружения.
Арматурные каркасы 16 крайних соединительных элементов 14 и арматурные каркасы 20 средних соединительных элементов 15 одним своим концом располагаются в вспомогательном несущем элементе 5 устанавливаются между напрягаемой арматурой 7 и сетками 8 и 9, вторым концом каркасы 16 и 20 устанавливаются в основном несущем элементе 1 и располагаются между напрягаемой арматурой 2 и 3 и арматурными сетками 23 и 26.
Использование подобных ригелей при возведении сборно-монолитных каркасных зданий уменьшает объемы монолитных работ выполняемых в построечных условиях, что особенно важно при проведении работ в зимний период строительства. Также при таком решении упрощается возведение опалубочных работ для омоноличивания узлов перекрытия и каркаса здания, так как данные ригели выполняют эти функции: при установке на вспомогательные несущие элементы ригелей наружного слоя ограждающих конструкций высотой равной или большей чем величина примоноличиваемой части ригелей, наружный слой ограждающих конструкций выполняет роль опалубочной системы не только для омоноличиваемой части ригелей, но так же выполняет роль опалубочной системы для омоноличивания узлов и деталей перекрытий зданий и сооружений и для омоноличивания узлов и деталей каркаса здания, сооружения.
Данные ригели изготавливаются в предприятиях по выпуску железобетонных конструкций с контролем службой ОТК армирования изделий, контролем лабораторией предприятия прочности бетона изготавливаемых изделий.
При устройстве перекрытий оконных проемов наружных стен в возводимых сборно-монолитных зданиях, данные ригели выполняют функции перемычек при незначительных трудозатратах связанных с установкой над оконными проемами уголка 125×125×8-8 по ГОСТ 8509-86 длиной L = ширина проема + 240 мм и возведение на уголке одного ряда лицевого кирпича толщиной 88 мм.