СБОРНО-МОНОЛИТНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ КАРКАС МНОГОЭТАЖНОГО ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к строительству, а именно к строительству сборно-монолитных каркасных зданий различного назначения.
Из существующего уровня техники известен сборно-монолитный каркас многоэтажного здания «Сочи», состоящий из железобетонных колонн и сборно-монолитного перекрытия. Перекрытие состоит из стандартных многопустотных железобетонных панелей между торцами, которых в пределах толщины панелей бетонируются монолитные ригели (главные балки). По длинным сторонам панелей оставляются зазоры, в которых образуются монолитные второстепенные балки. Колонны каркаса выполняются сплошного квадратного или прямоугольного сечения. (Рекомендации по проектированию конструкций плоского сборно-монолитного перекрытия «Сочи»: изд. 3-е. - М: Стройиздат, 1975. - с. 3-4). Недостатком каркаса является необходимость дополнительных расходов на устройство опалубки для главных и второстепенных балок.
Известен также сборно-монолитный каркас многоэтажного здания «РАДИУСС», перекрытие которого также состоит из многопустотных плит между торцами, которых в пределах толщины панелей бетонируются монолитные ригели. В перпендикулярном направлении плиты уложены без зазоров. Колонны каркаса выполняются сплошного квадратного или прямоугольного сечения. (А.С. Семченков. Обоснование регионально-адаптируемой универсальной индустриальной строительной системы «РАДИУСС» - Бетон и железобетон, 2008, №4. - с. 2-6.). Недостатком каркаса также является необходимость дополнительных расходов на устройство опалубки для монолитных ригелей.
Известен также сборно-монолитный каркас здания, перекрытие которого также состоит из многопустотных плит между торцами, которых в пределах толщины панелей бетонируются монолитные ригели переменной по длине ширины. Колонны каркаса выполняются сплошного квадратного или прямоугольного сечения (патент Российской федерации №2226593, 10.04.2004, кл. E04B 1/18). Недостатком каркаса также является необходимость дополнительных расходов на устройство опалубки для монолитных ригелей.
Известен также сборно-монолитный каркас многоэтажного здания (патент Российской федерации №2182624, 20.05.2002, кл. E04B 1/20). Каркас здания, сооружения выполнен из колонн, ригелей и перекрытий, которые образованы с использованием пустотных плит, а ригели 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. Колонны выполняя.тся сплошного сечения. На верхних этажах сечение колонн может уменьшаться.
Недостатком известного решения является выполнение ригелей и колонн сплошного сечения, что повышает материалоемкость каркаса.
Так же известен сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "КАЗАНЬ-ХХIв" (патент Российской Федерации №2281362, МПК E04B 1/20 (2006.01)), включает сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий и криволинейным каналом в нижней части этажной секции колонн, сборные ригели с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, а на верхней грани опорной части прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры и круглопустотные плиты перекрытия, торцевые поверхности которых выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14-16°. Железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют разные формы поперечного сечения: квадратную, прямоугольную и угловую с сохранением базового размера ядра сечения и фиксированным количеством арматурных стержней в пределах базового ядра. Стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения, при этом торцы колонн имеют выпуски арматуры и пазы, куда входят выпуски арматуры. Соединение элементов каркаса между собой производится после укладки опорной арматуры и объединения их петлевыми хомутами, расположенными по ширине сборного ригеля, и обеспечивается за счет замоноличивания сборного ригеля по верхней грани с одновременным затеканием бетона в отверстия колонн.
Недостатком известного каркаса является изменение площади помещений, в связи с изменением формы поперечного сечения колонн, а так же, так как стыки колонн выполняют обычно на высоте 600-800 мм от верха ригеля, неэстетичный вид стыка колонн разного сечения.
Известен также сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "КАЗАНЬ-1000 м (патент Российской Федерации №2184816, 10.06.2002, кл. Ε04В 1/20), включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями, сборные предварительно напряженные ригели с горизонтальными углублениями треугольного сечения на торцевых гранях и круглопустотные плиты перекрытия с зазором между их торцами, выполненными наклонными к плоскости плиты с углом наклона 25-30°, при этом зазоры между торцами плит и отверстия в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса. Стык колонн по высоте выполнен в виде штепсельного соединения в средней зоне этажей.
Недостатком конструкции является невозможность из-за постоянного размера поперечного сечения колонн по высоте здания значительного увеличения их несущей способности установкой дополнительных арматурных стержней, количество которых по особенностям каркаса должно быть равно четырем, а так же невозможность простого увеличения сечения колонн, так как это повлечет увеличение толщины стены и, как следствие, нагрузки на здание в целом, а при применении меньшей толщины наружной стены колонны будут выходить из плоскости наружной стены внутрь здания, что приводит к снижению эстетической привлекательности помещений, в особенности в жилых многоэтажных каркасных зданиях, где колонны должны быть скрыты в толще наружной стены.
Наиболее близким по назначению и достигаемому эффекту является сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания «Московия». Каркас включает в себя сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий, сборные предварительно-напряженные ригели и плиты перекрытия с зазорами между их торцами, которые вместе с отверстиями в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных ригелей каркаса. Железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют предварительно напряженную арматуру, в том числе и в пределах отверстий в уровне перекрытий, где арматура пропущена через толстостенные трубы. Стык колонн по высоте осуществляется за счет посадки нижней части колонны верхнего яруса, имеющего клиновидное окончание в форме квадратной пирамиды, в клиновидное углубление закладной детали в верхней части колонны нижнего яруса.
Недостатком известного решения является значительное увеличение металлоемкости колонн в связи с введением труб-каналов для пропуска арматуры в зонах отверстий в уровнях перекрытий и устройством дополнительных металлических закладных деталей в местах стыка колонн по высоте.
Технический результат - создание конструктивной каркасной системы для строительства зданий повышенной этажности, обеспечивающей снижение материалоемкости (уменьшение расхода бетона на 10-30%) за счет применения пустотелых элементов, высокую технологичность сборки каркаса за счет совершенствования узлов сопряжения колонн каркаса по высоте и эстетическую привлекательность жилых помещений.
Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания включает сборные железобетонные колонны, сборные ригели и круглопустотные плиты перекрытия с зазорами между их торцами, которые замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками на верхней грани петлевидного очертания, расположенные в зазоре между плитами перекрытия из сборных ригелей каркаса. Согласно полезной модели колонны сплошного сечения выполнены на несколько нижних этажей, колонны верхних этажей выполнены пустотелыми с продольным отверстием цилиндрической формы с открытым и монолитным торцами, открытые торцы имеют выпуски арматуры, колонны сплошного сечения с одного торца и монолитные торцы пустотелых колонн имеют выступ в виде усеченного конуса, причем, диаметр основания усеченного конуса меньше диаметра отверстия колонны, также эти торцы имеют пазы для входа выпусков арматуры при стыке колонн по высоте, сборные ригели перекрытия изготовлены пустотелыми.
Расход бетона в колоннах верхних этажей уменьшается на 10-30%.
Торцы колонн верхних ярусов имеют выпуски арматуры, а оголовки колонн нижних ярусов имеют пазы, куда выпуски арматуры входят Результат достигается так же тем, что ригели перекрытия являются пустотелыми, что позволит уменьшить расход бетона на 10-30%).
Техническое решение поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг. 1 - фрагмент монтажного плана ячейки каркаса
- на фиг. 2 - поперечный разрез по А-А.
- на фиг. 3 -сечение сплошной колонны 2-2
- на фиг. 4 - сечение пустотелой колонны 1-1
- на фиг. 5 - сечение по ригелю 3-3
- на фиг. 6 - узел сопряжения колонн «А» до монтажа
- на фиг. 7 - узел сопряжения колонн «А» в собранном виде
- на фиг. 8 - сечение 5-5
- фиг. 9 - стык пустотелых колонн по высоте
Сборно-монолитный железобетонный каркас включает колонны сплошного сечения 1, выполненные на несколько нижних этажей, пустотелые колонны 2 верхних этажей выполнены пустотелыми с продольным отверстием с открытым и монолитным торцами, сборные ригели 3, круглопустотные плиты перекрытия 4 с зазорами между их торцами, которые замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных ригелей. Колонны 1 нижних и пустотелые колонны 2 верхних этажей имеют продольную арматуру 5. У пустотелых колонн 2 верхних этажей каркаса продольное отверстие 6 имеет цилиндрическую форму. Сборные ригели 3 имеют пустоту 7 и выпуски поперечной арматуры 8 на верхней грани петлевидного очертания, расположенные в зазоре между плитами перекрытия 4, которые замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных ригелей 3 каркаса Открытые торцы колонн имеют выпуски арматуры 9, колонны сплошного сечения с одного торца и монолитные торцы пустотелых колонн имеют пазы 10 для входа выпусков арматуры при стыке колонн по высоте (штепсельный стык).
Колонны 1 сплошного сечения с одного торца и монолитные торцы пустотелых колонн 2 имеют выступ в виде усеченного конуса 11, причем, диаметр основания усеченного конуса меньше диаметра отверстия 6 колонны.
Стык колонны 1 сплошного сечения нижних этажей с пустотелыми колоннами 2 верхних этажей по высоте осуществляется за счет посадки пустотелых колонн 2 верхнего этажа открытым торцом на колонну сплошного сечения 1 нижних этажей, торец которой имеет выступ в виде усеченного конуса 11, причем, диаметр основания усеченного конуса 11 должен быть меньше диаметра отверстия 6 колонны 2 на 5-10 мм, а высота усеченного конуса составляет 200-300 мм. Аналогично выполняется стык пустотелых колонн 2 между собой: нижняя колонна имеет сплошной торец с выступом в виде усеченного конуса, на который насаживается верхняя колонна, открытым торцом.