УЗЛОВОЕ СОПРЯЖЕНИЕ КОЛОННЫ С МОНОЛИТНЫМ ПЕРЕКРЫТИЕМ
NODAL COUPLING OF PILLAR WITH MONOLITHIC SLAB

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении перекрытий гражданских и промышленных зданий.
5
Известен каркас здания [а.с. SU 1756493 А1 СССР, МПК Е04В 5/02, заявл. 01.09.89; опубл. 23.08.92, бюл. №31], включающий колонны, монолитно соединенную с ними плиту перекрытия, состоящую из предварительно напряженной арматуры, делящей перекрытие на ячейки, и бетона. Арматура одного из направлений выполнена в виде жесткого профиля (швеллера) с вертикальной стенкой, установленного с зазором относительно колон, а арматура другого направления пропущена через отверстия, образованные в стенках профилей параллельно внешним граням колон и жестко соединена с профилями в местах пропуска, при этом бетон выполнен самонапрягающимся. Недостатками такой конструкции являются: большая собственная масса, так как перекрытие выполнено сплошной плитой; повышенный расход материала, так как жесткий профиль имеет значительную протяженность; преднапряженная арматура установлена только в одном направлении.
3
Известна железобетонная колонна для многоэтажных зданий [а.с. 962489 СССР, М. Кл. Е04В 1/18, Е04В 1/38, Е04С 3/30, заявл. 10.03.1981; опубл. 30.09.1982, бюл. №36], содержащая полый ствол. В стволе закреплены стержни верхних арматурных выпусков для соединения с надопорной арматурой ригелей, симметрично расположенных на диаметрально противоположных сторонах колонны, и опорные консоли для упомянутых ригелей. Колонна в уровне примыкания ригелей выполнена с отверстиями, а стержни противоположно расположенных арматурных выпусков жестко связаны между собой и пропущены через эти отверстия. Кроме того, колонна снабжена установленным внутри ствола на уровне примыкания ригелей бетонным сердечником, ограниченным поперечными перегородками, причем нижние опорные консоли расположены на уровне нижней перегородки сердечника. Недостатками такой конструкции являются: большая собственная масса; повышенный расход металла из-за арматурных выпусков и опорных консолей, перегородок сердечника; перекрытие работает в одном направлении, что увеличивает конструктивную высоту перекрытия; сечение колонны увеличено из-за созданной полости.
2
Известен железобетонный каркас многоэтажного здания [а.с. 672301 СССР, М. Кл. Е04В 1/18, Е04В 1/38, заявл. 30.09.1977; опубл. 05.07.1979, бюл. №25], включающий колонны, арматурные выпуски колонн с анкерными деталями, опорные консоли, опирающиеся на консоли ригелей с выпусками надопорой арматуры, соединенные с выпусками колонн. Колонны имеют полость. Анкерные детали выпусков выполнены в виде замоноличенных в их полости металлических обойм. Колонна на участках арматурных выпусков и крепления опорных столиков снабжена наружными металлическими обоймами. Недостатками такой конструкции являются: большая собственная масса; повышенный расход металла из-за арматурных выпусков и опорных консолей, металлических обойм; перекрытие работает в одном направлении, что увеличивает конструктивную высоту перекрытия, увеличенное сечение колонны из-за созданной полости.
Известно узловое сопряжение колонны с надколонной плитой железобетонного сборно-монолитного безбалочного бескапительного перекрытия [а.с. 304338 СССР, МПК E04b 5/02, заявл. 29.08.1967; опубл. 25.05.1971, бюл. №17], включающее соединительные элементы. Они выполнены в виде размещенных в вертикальных плоскостях в пределах габаритов сечения колонны взаимно перпендикулярных пар металлических пластин, из которых нижняя пара пластин приварена к арматуре колонны, а верхняя пара пластин приварена к арматуре надколонной плиты. Недостатками такой конструкции являются: большая собственная масса, увеличенное сечение колонны и повышенный расход металла, так как безбалочное бескапительное перекрытие обычно имеет большую собственную массу.
6
Наиболее близким по технической сущности является сборный предварительно напряженный железобетонный каркас здания или сооружения [пат. RU 2043465 С1 Российская Федерация, МПК Е04В 1/18, заявл. 30.04.92; опубл. 10.09.95, бюл. №25], включающий колонны, образующие ячейки в плане здания или сооружения и выполненные с отверстиями в уровне перекрытий для пропуска напрягаемой арматуры, которая размещена в плоскости ригелей, установленных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и перпендикулярно граням колонн и имеющих корытообразное сечение, и плиты перекрытий, опертые по контуру. Колонны установлены с поворотом на угол 45° относительно осей ячеек. Ригели расположены по диагоналям ячеек и соединены между собой. Причем здание или сооружение снабжено балками, размещенными по периметру каждой ячейки и соединенными с ригелями с образованием решетки с треугольными ячейками. При этом плиты перекрытий выполнены из легких бетонов и имеют треугольную форму, а боковые грани последних, балок и ригелей выполнены с отвесными скосами для опирания плит перекрытий на ригели и балки. Недостатками такой конструкции являются: большая собственная масса, повышенный расход металла, так как перекрытие выполнено сборным. Преднапряженная арматура предполагается только в диагональных направлениях.
Цель изобретения является повышение несущей способности и надежности узлового сопряжения колонны с монолитным перекрытием.
Поставленная цель достигается тем, что узловое сопряжение состоит из сходящихся балок и колонны, при этом число балок возможно более четырех. При количестве балок более четырех монолитное перекрытие отличается повышенной прочностью и жесткостью, так как балки помимо ортогональных направлений идут еще в одном направлении. Например, монолитное перекрытие с диагональными и осевыми балками имеет восемь сходящихся балок на колонне, которые направлены под углом 45° по отношению друг к другу, при этом две диагональные балки одной ячейки, пересекаясь в центре ее, обеспечивают передачу усилий от равномерно распределенной нагрузки на перекрытие, перераспределяя ее поровну. Предлагаемый узел основан на устройстве преднапряжения для балок монолитного перекрытия, не препятствующем одномоментно или по захваткам для ячеек перекрытия проводить укладку бетонной смеси.
При устройстве натяжения необходимо зафиксировать точки передачи напряжения. Такое восприятие обеспечивается комбинированием распоров-домкратов и натяжных устройств. Распор создаем легкими фермами. Причем распорная ферма по низу перекрытия будет обеспечивать распор между забетонированными колоннами и передавать давление при помощи прокладок или непосредственно на сам бетон. На эту ферму устанавливаем легкую, съемную опалубку под низ балок. Необходимый распор по верху конструкции обеспечиваем легкой фермой, которая будет устанавливаться между анкерными приспособлениями для натяжения арматуры. Для обеспечения устойчивости распорных ферм по верху и одновременного натяжения с контролем значений будет служить устройство для фиксации предварительно натянутой арматуры в виде полой колонны. Частным случаем может служить простая металлическая труба, имеющая отверстия для пропуска арматуры. Форма трубы может быть различной. Труба нижним концом жестко забетонирована в тело колонны и приварена к каркасу колонны.
При необходимости вовлечения большего количества напрягаемых стержней и уменьшения конструктивной высоты сечения можно вынести контур анкерных точек для предварительно напряженной арматуры на необходимое расстояние относительно стенок трубы колонны. Это можно сделать путем устройства контура анкерных точек для преднапряженной арматуры одного направления в виде металлического профиля (швеллера, тавра, уголка) необходимой жесткости, имеющего отверстия для пропуска арматуры и установленного перпендикулярно направлению рассматриваемой балки. Этот элемент крепится к основной трубе колонны посредством вертикального листового элемента. Усилия от напрягаемой арматуры будут передаваться на колонну через распределительный в плане восьмигранный опорный контур (для восьми балок сходящихся в узле), прикрепленный к трубе минимум восемью листовыми элементами.
Балки и плита должны быть замоноличены одновременно по захваткам. При устройстве всей арматуры с контролем натяжения и опалубки для одной ячейки возможно бетонирование ячейки или ее части. Причем бетонирование осуществляется по всей высоте перекрытия от низа балок до верха плиты, обеспечивая монолитность перекрытия в целом. Когда площадь всего перекрытия залита бетоном, необходимо забетонировать пустоты труб, выходящих из колонн.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показаны план и разрез схемы устройства монолитного перекрытия с предварительным напряжением. На колонну 1, имеющую арматурные выпуски 10 и продолжение в виде трубы 5 с отверстиями, установлены распорные фермы 3, подпертые распорками 4. Поверх фермы 3 установлена нижняя часть опалубки под балки перекрытия 7. Распорные фермы 2 и предварительно напряженная арматура 6 установлены между продолжениями колонн 5 (анкерными приспособлениями в виде труб). Фермы при помощи домкратов 8 и прокладок обеспечивают необходимый распор (фиксацию от смещений) колонн.
На фиг.2 показана фиксация продолжения колонн 5 (анкерного приспособления в виде труб) в теле колонны. Помимо монолитного бетона и поперечной арматуры, приваренной к анкерному приспособлению, надежность для жесткого крепления трубы 9 обеспечивается вертикальными пластинами, приваренными к телу анкерного приспособления и продольным стержням колонны.
На фиг.3 показан план расположения фиксации предварительно напряженной арматуры 6 в теле анкерного приспособления 5 в узле сопряжения колонны 1 и монолитного перекрытия из расчета восемь балок на колонну. Фиксация обеспечивается шайбами 11.
На фиг.4 изображена шайба 11 для фиксации предварительно напряженной арматуры 6.
На фиг.5 показан разрез узла сопряжения колонны 1 и монолитного перекрытия. Предварительно напряженная арматура 6 может быть установлена или сверху, или снизу, а также в обоих положениях сразу.
На фиг.6 показан план расположения фиксации предварительно напряженной арматуры 6 в теле анкерного приспособления 5 в узле сопряжения колонны 1 и монолитного перекрытия из необходимости установки большего числа арматурных стержней. При этом анкерное приспособление посредством вертикальных пластин 13 и жесткого профиля 12 выносит точки закрепления предварительно напряженной арматуры на необходимое расстояние для обеспечения заанкиривания необходимого числа арматурных стержней одного направления и уменьшения конструктивной высоты перекрытия.
Узловое сопряжение колонны с монолитным перекрытием делает возможным уменьшить конструктивную высоту перекрытия в целом за счет работы балок в четырех и более направлениях. Поэтому возможно устройство безбалочного перекрытия со скрытыми балками. Узел под нагрузкой работает следующим образом. Арматура, раскрепленная в продолжениях колонн, подвергается натяжению с контролем значений, фиксируется шайбами и обеспечивает необходимое усилие натяжения на участке между колоннами. Сжимающие усилия от предварительно натянутой арматуры воспринимаются легкими фермами. Анкерное устройство испытывает изгиб и срез. Предложенный способ устройства перекрытия позволяет вобрать в себя необходимое сопряжение нужного количества балок и предусмотреть возможность преднапряжения при монолитном бетонировании. Таким образом, применение преднапряженных монолитных перекрытий в практике строительства позволит повысить несущую способность и надежность перекрытия, а также значительно улучшить показатели материалоемкости, стоимости и трудоемкости строительства.