СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ РАМНЫЙ КАРКАС С ЗАЩИТОЙ ОТ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ (ВАРИАНТЫ), РАМНО-БАЛОЧНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ РИГЕЛЕЙ С КОЛОННАМИ И СТАЛЕБЕТОННЫЙ УЗЕЛ ОБЪЕДИНЕНИЯ РИГЕЛЕЙ С КОЛОННАМИ

Предлагаемые технические решения относятся к области строительства полносборных железобетонных каркасных зданий из изделий индустриального изготовления высотой до 8 этажей, в том числе и в сейсмических районах.
Известна система сборно-монолитного домостроения, которая содержит панели наружные фасадные, сборно-монолитный железобетонный каркас, образованный стеновыми внутренними панелями, сборными колоннами и плитами перекрытия, объединенными между собой межплитными швами. Плиты перекрытия образованы опорными и пролетными плитами, в середине на верхней и нижней поверхностях опорной плиты в местах установки стеновых внутренних панелей выполнен поперечный паз со сквозными вертикальными отверстиями под арматуру, причем опорные плиты выполнены с возможностью расположения на стеновых внутренних панелях со свесами в пролет, а пролетные плиты выполнены с возможностью размещения в середине пролета и опирания на свесы опорных плит (патент РФ №2376424, Е04В 1/18, 03.06.2008 г.).
Известные полносборные железобетонные каркасные системы имеют преимущественно балочное опирание панелей перекрытия на ригели и ригелей на колонны, что не соответствует основному принципу предотвращения от прогрессирующего обрушения каркасных зданий - неразрезности конструктивной системы.
Предлагаемые решения по созданию элементов защиты железобетонных каркасных зданий от прогрессирующего обрушения - это каркасы со сборно-монолитными узлами сопряжения ригелей с колоннами и сборно-монолитными дисками перекрытий.
Технической задачей настоящих технических решений является создание индустриальной полносборной конструктивной системы каркасных зданий, отвечающей современным требованиям, в частности по пролетам, нагрузкам, дизайну и в том числе требованиям по защите каркасных зданий от прогрессирующего обрушения в случае чрезвычайных ситуаций за счет возможности резервирования прочности несущих элементов и стыков конструкции.
Технически задача по первому варианту достигается в сборном железобетонном рамном каркасе, для зданий преимущественно высотой до 8 этажей, в том числе и в сейсмических районах, образованном колоннами, ригелями и панелями перекрытий индустриального изготовления, в котором панели перекрытий применены в многопустотном варианте, а средства защиты от прогрессирующего обрушения при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций выполнены за счет возможности резервирования прочности несущих элементов и стыков конструкции следующим образом:
- в диске перекрытия, образованном многопустотными панелями перекрытий, в пролете между ригелями для совместной работы панелей перекрытия с соседними по диску панелями перекрытий швы между панелями перекрытий, имеющих на продольных торцевых поверхностях рельефные пазы и углубления замоноличены с образованием в них при замоноличивании шпонок из цементно-песчаного раствора, мелкозернистого бетона, препятствующих взаимному смещению панелей перекрытия, а на опорах на ригели за счет рамного узла опирания многопустотных панелей перекрытия на ригели, в результате замоноличивания швов между имеющими на боковых гранях углубления ригелями, и опирающимися на них панелями перекрытий, имеющими на опорных торцевых поверхностях пустоты с образованием в них при замоноличивании шпонок из цементно-песчаного раствора, мелкозернистого бетона, препятствующих их взаимному повороту и воспринимающих перерезывающую силу от нагрузок в случае чрезвычайных ситуаций, а также заанкеренной в швы между панелями перекрытий и приваренной к ригелям верхней надопорной арматуры диска перекрытия,
- в рамах каркаса, образованных ригелями и колоннами, рамного узла объединения ригелей с колоннами, выполненного сталебетонным с рамнобалочным способом объединения ригелей с колоннами, где выравнены пролетные и опорные у колонн моменты ригелей, а сталебетонный рамный узел объединения ригелей с колоннами выполнен из пластичной листовой и/или прокатной стали и связей из пластичной листовой и/или арматурной стали на нахлесточной полосовой сварке, где непластичные сварные соединения по несущей способности превышают несущую способность пластичных металлических соединяемых элементов узла, расположенных в зоне максимальных усилий в каркасе, и имеет возможность развития в нем пластических деформаций при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций, в том числе возможностью работы в упруго-пластической стадии при потере несущей способности ригеля в пролете.
При этом, рамно-балочное объединение ригелей с колоннами упомянутого сборного железобетонного рамного каркаса включает смонтированные на колонны ригели, с возможностью их работы от собственного веса по балочной схеме, соединение, приваркой угловыми полосовыми швами нижней зоны сталебетонной опорной части ригелей к сталебетонным опорным столикам колонн, с возможностью работы ригелей от веса смонтированных на них панелей перекрытия по многопролетной балочной схеме, приварку угловыми полосовыми швами верхней зоны сталебетонной опорной части ригелей и связей колонн из пластичной арматурной и/или листовой стали, с последующим замоноличиванием узлов объединения ригелей с колоннами цементно - песчаным раствором, мелкозернистым бетоном (без установки опалубки) и работу ригелей от полезной нагрузки по рамной схеме, при этом выравнены пролетные и опорные моменты ригелей, без пиков максимальных усилий в пролете и на опорах ригелей, работающих, соответственно, по чисто балочной или чисто рамной схемах.
А сталебетонный узел объединения ригелей с колоннами упомянутого сборного железобетонного каркаса, который образован входящими в узел сталебетонными опорными частями ригелей и сталебетонными опорными столиками колонн, выполненными из пластичной листовой и/или прокатной стали, замоноличенных бетоном при изготовлении соответственно ригелей и колонн и связей, проходящих через проемы в колоннах, из пластичной арматурной и/или полосовой стали, объединеных между собой в рамный узел каркаса на нахлесточной полосовой сварке, где непластичные сварные соединения по несущей способности превышают несущую способность соединяемых элементов узла из пластичной листовой или прокатной и арматурной стали, при этом образованный узел, испытывающий максимальные усилия в каркасах зданий, обладает способностью работы в упруго-пластической стадии при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций.
В втором варианте сборный железобетонный рамный каркас со средствами защиты от прогрессирующего обрушения, для зданий преимущественно высотой до 8 этажей, в том числе и в сейсмических районах, образован колоннами, ригелями и панелями перекрытий, индустриального изготовления, в котором панели перекрытий применены в ребристом варианте, а средства защиты от прогрессирующего обрушения при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций выполнены за счет возможности резервирования прочности несущих элементов и стыков конструкции:
- в диске перекрытия, образованном ребристыми панелями перекрытий резервирование несущей способности диска перекрытия осуществлено: в пролете между ригелями за счет опирания полок панелей перекрытия на ребра соседних панелей перекрытия, а на опорах на ригели за счет рамного узла опирания панелей перекрытия на ригели, образованного в результате сварных соединений нижней рабочей арматуры в ребрах панелей перекрытия с полками ригелей и верхней приопорной арматуры ребер панелей перекрытия с ригелями и через ригели между собой, при этом образован рамный узел с фиксированной несущей способностью, удерживающей панель перекрытия на ригеле при потере несущей способности панели перекрытия в пролете в случае чрезвычайных ситуаций;
- резервирование несущей способности рам каркаса (ригель - колонна) осуществлено за счет рамного узла объединения ригелей с колоннами, выполненного сталебетонным и рамно-балочного способа загружения и объединения ригелей с колоннами, где рамный узел объединения ригелей с колоннами и рамно-балочный способ загружения и объединения ригелей с колоннами выравнивают пролетные и опорные у колонн моменты ригелей, а сталебетонный рамный узел объединения ригелей с колоннами, выполненный из пластичной листовой и/или прокатной стали и связей из пластичной листовой и/или арматурной стали на нахлесточной полосовой сварке, где непластичные сварные соединения значительно по несущей способности превышают несущую способность пластичных соединяемых элементов узла, расположенных в зоне максимальных усилий в каркасе, обладает способностью развития в нем пластических деформаций при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций, в том числе способностью работы в упруго-пластической стадии при потере несущей способности ригеля в пролете.
При этом рамно-балочное объединение ригелей с колоннами сборного железобетонного рамного каркаса включает смонтированные на колонны ригели, с возможностью их работы от собственного веса по балочной схеме, соединение приваркой угловыми полосовыми швами нижней зоны сталебетонной опорной части ригелей к сталебетонным опорным столикам колонн, с возможностью работы ригелей от веса смонтированных на них панелей перекрытия по многопролетной балочной схеме, приварку угловыми полосовыми швами верхней зоны сталебетонной опорной части ригелей и связей колонн из пластичной арматурной и/или листовой стали, с последующим замоноличиванием узлов объединения ригелей с колоннами цементно-песчаным раствором, мелкозернистым бетоном (без установки опалубки) и работу ригелей от полезной нагрузки по рамной схеме, при этом выравнены пролетные и опорные моменты ригелей, без пиков максимальных усилий в пролете и на опорах ригелей, работающих, соответственно, по чисто балочной или чисто рамной схемах.
А сталебетонный узел объединения ригелей с колоннами сборного железобетонного каркаса, который образован входящими в узел сталебетонными опорными частями ригелей и сталебетонными опорными столиками колонн, выполненными из пластичной листовой и/или прокатной стали, замоноличенных бетоном при изготовлении соответственно ригелей и колонн и связей, проходящих через проемы в колоннах, из пластичной арматурной и/или полосовой стали, объединеных между собой в рамный узел каркаса на нахлесточной полосовой сварке, где непластичные сварные соединения по несущей способности превышают несущую способность соединяемых элементов узла из пластичной листовой или прокатной и арматурной стали, при этом образованный узел, испытывающий максимальные усилия в каркасах зданий, обладает способностью работы в упруго-пластической стадии при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций.
На чертежах схематично изображены:
- На фиг.1 - сталебетонный рамный узел объединения ригелей с колоннами сборного железобетонного каркаса, вид сбоку (сечение 1-1 по фиг.3);
- На фиг.2 - сталебетонный рамный узел объединения ригелей с колоннами сборного железобетонного каркаса, вид спереди (сечение 2-2 по фиг.3);
- На фиг.3 - сталебетонный рамный узел объединения ригелей с колоннами сборного железобетонного каркаса, (вид сверху) сечение 3-3 по фиг.2;.
- На фиг.4 - диск перекрытия, образованный многопустотными сборными железобетонными панелями перекрытий, сечение 4-4 по шву между многопустотными панелями перекрытий в пролете между ригелями;
- На фиг.5 - диск перекрытия, образованный многопустотными сборными железобетонными панелями перекрытий, сечение 5-5 сечение по шву между многопустотными панелями в диске перекрытия в зоне ригеля;
- На фиг.6 - диск перекрытия, образованный многопустотными сборными железобетонными панелями перекрытий, сечение по многопустотной панели перекрытия при опирании ее на ригель;
- На фиг.7 - Диск перекрытия, образованный многопустотными сборными железобетонными панелями перекрытий, фрагмент плана диска перекрытия в зоне опирания многопустотных панелей перекрытия на ригель каркаса;
- На фиг.8 - сечение по ребристым панелям перекрытия в пролете между ригелями.
- На фиг.9 - сечение по ребру панели перекрытия при опирании ее на ригель;
- На фиг.10 - фрагмент плана диска перекрытия в зоне опирания ребристых панелей перекрытия на ригель каркаса;
Сборный железобетонный рамный каркас со сталебетонными узлами объединения ригелей с колоннами (фиг.1, 2 и 3) образован сталебетонными опорными частями 4 ригелей 3, опирающимися на сталебетонные опорные столики 2 колонн 1, выполненных из пластичной листовой и/или прокатной стали, замоноличенных бетоном при изготовлении соответственно ригелей 3 и колонн 1, и связей из пластичной арматурной стали 5, проходящих через проемы в колоннах 6, объединены между собой в рамный узел каркаса на нахлесточной полосовой сварке: угловыми полосовыми швами 7 нижней зоны сталебетонной опорной части 4 ригелей 3 к сталебетонным опорным столикам 2 колонн 1 и угловыми полосовыми швами 8 связей 5 колонн 1 с верхней зоной сталебетонных опорных частей 4 ригелей 3 с последующим замоноличиванием (без установки опалубки) узлов цементно-песчаным раствором - мелкозернистым бетоном 9 и в том числе арматурных связей 5 в проемах колонн 6.
В диске перекрытия, образованном многопустотными сборными железобетонными панелями перекрытий 10 (фиг.4, 5, 6 и 7) резервирование прочности при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций осуществлено - в пролете между ригелями (фиг.4) путем совместной работы, панелей перекрытия 10, имеющими на продольных торцевых поверхностях рельефные углубления 11, с соседними по диску перекрытия панелями перекрытий за счет шпонок, образующихся при замоноличивании цементно-песчаным раствором - мелкозернистым бетоном 9 швов между панелями перекрытий, препятствующих взаимному смещению многопустотных панелей перекрытия 10, а
- на опорах на ригели за счет шпонок, образующихся при замоноличивании цементно-песчаным раствором - мелкозернистым бетоном 9 швов 12 между ригелями 3, имеющими на боковых гранях трапециевидные углубления 13 и имеющими на опорных торцевых поверхностях пустоты 14 многопустотными панелями перекрытий 10 (фиг.5) и заанкеренный в швы между панелями перекрытий и приваренной к ригелям 3. верхней надопорной арматуры 15 диска перекрытия (фиг.6), при этом образуется рамный узел опирания многопустотных панелей перекрытия на ригели за счет цементно-песчаных-бетонных упоров в скосах панелей перекрытий и ригелей препятствующих их взаимному повороту с фиксированной несущей способностью заанкеренной в швы между панелями перекрытий верхней надопорной арматуры 15 диска перекрытия.
В диске перекрытия, образованном сборными железобетонными ребристыми панелям перекрытий 16 (фиг.8, 9 и 10), резервирование прочности при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций осуществлено:
- в пролете между ригелями (фиг.8) за счет опирания полок ребристых панелей перекрытия 16 на ребра соседних панелей перекрытия, а
- на опорах на ригели за счет сварных соединений 17 нижней арматуры в ребрах панелей перекрытия с полкой ригеля 3, а верхней приопорной арматуры ребер панелей перекрытия за счет сварных соединений 19 связей из пластичной арматурной стали 18 с ригелями 3 и через ригели между собой, где несущая способность непластичных полосовых сварных соединений 17 и 19 значительно превышает несущую способность пластичной арматуры связей 18 и арматуры ребер панелей перекрытия, при этом образуется рамный узел опирания ребристых панелей перекрытия на ригели с фиксированной несущей способностью: при предельных нагрузках в случае чрезвычайных ситуаций - при потере несущей способности панели перекрытия в пролете - удерживающей в упруго-пластической стадии работы связи 18 панель перекрытия на опоре - на ригеле.