РИГЕЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СБОРНО-МОНОЛИТНОГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к конструкции сборно-монолитных ригелей каркасных зданий, производимых, в частности, методом безопалубочного виброформования, и может быть использована для устройства монолитного железобетонного пояса каркасов жилых, общественных, производственных, административных и бытовых зданий.
Задачей является обеспечение надежного монолитного железобетонного пояса каркаса здания за счет жесткого стыка сборно-монолитного ригеля с колонной, плитами перекрытия, который обеспечивается прочным сцеплением конструкции ригеля с бетоном, заливаемым в полость ригеля и места соединения ригеля с указанными прилегающими элементами конструкции.
Задача решается конструкцией ригеля, выполненного по всей длине с открытой полостью кувшинообразной, Ω - формы, перевернутой на 180°, открытой в верхней части ригеля, замкнутой в нижней своей части, площадь горизонтального сечения полости которого в верхней части меньше, чем в нижней, полость ригеля образована горизонтальной нижней внутренней плоскостью полости и двумя вертикальными участками поверхностей боковой стенки с каждой стороны, смещенными по горизонтали относительно друг друга, с образованием плечевого пояса ригеля. При этом место соединения первого участка вертикальной боковой стенки с нижней горизонтальной внутренней плоскостью и место взаимного соединения вертикальных участков боковой стенки с каждой стороны полости относительно плоскости симметрии ригеля выполнено со скосами для более плавного перехода одной плоскости в другую и исключения резких поворотов, малых углов пересечения поверхностей в точках перегиба. Внутренняя поверхность вертикального участка боковой стенки полости ригеля, например, нижнего, снабжена клиновидными насечками, выполненными в виде впадин и выступов с целью лучшей адгезии и прочного удержания монолитного тела бетона в полости ригеля. Ригель снабжен армирующей предварительно напряженной проволокой, проходящей вдоль ригеля по всей его длине в соответствии со схемой армирования ригеля. Армирующая проволока установлена в нижней горизонтальной части ригеля, под полостью, двумя группами проволок по бокам, и одной группой в центральной нижней части ригеля, между боковыми группами. Количество используемых проволок меняется в зависимости от нагрузки на ригель, (этажности, особенностей каркаса здания, сейсмичности местности и т.д.). Другие армирующие группы: одна проволока над другой, - установлены также в верхней части ригеля в плечевом его поясе симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии, где впоследствии будут размещены концы плит перекрытия.
Указанная конструкция ригеля с полостью указанной формы позволит в условиях строительного объекта установить в полость ригеля дополнительную арматуру в виде каркасов, сеток и отдельных стержней и бетонной смесью полностью заполнить ее объем без пустот, обеспечить прочное сцепление бетона с телом ригеля за счет Ω - формы полости и наличия насечек в вертикальных боковых стенках полости, выполняющих функции шпонок как крепежных деталей. При этом применение в теле ригеля продольнорасположенной предварительнонапряженной проволочной арматуры, расположенной в местах приложения наибольших нагрузок, испытываемых ригелем в процессе его эксплуатации, обеспечивает увеличение его сопротивления нагрузкам, надежность как элемента несущей конструкции при наличии открытой полости и отсутствии поперечного армирования ригеля.
На чертеже фиг.1 представлен общий вид ригеля, на фиг.2 - поперечное сечение ригеля, выполненного с полостью.
Ригель прямоугольного сечения выполнен с открытой полостью 1 кувшинообразной формы (Ω - формы, перевернутой на 180°), продольное горизонтальное сечение которой в верхней части меньше, чем в ее нижней части. Полость 1 открыта в верхней части ригеля, замкнута в нижней своей части. Площадь горизонтального сечения полости 1 в верхней ее части меньше, чем в нижней за счет конфигурации образующих полость поверхностей. Полость 1 ригеля образована горизонтальной нижней внутренней плоскостью 2 полости и двумя вертикальными участками 3 и 4 поверхностей боковой стенки с каждой стороны, смещенных по горизонтали относительно друг друга и образующих плечевой пояс 5 ригеля. При этом место соединения 6 первого, нижнего, вертикального участка боковой стенки 3 с нижней горизонтальной внутренней плоскостью 2 и место взаимного соединения 7 вертикальных участков 3, 4 боковой стенки с каждой стороны полости относительно плоскости симметрии ригеля выполнено скошенными для более плавного перехода одного вертикального участка 3 в другой 4 и исключения резких поворотов (малых углов пересечения плоскостей) в точках перегиба. Для этого место взаимного соединения 7 вертикальных участков боковой стенки с каждой стороны полости относительно плоскости симметрии ригеля может быть выполнено скошенным в два приема, как показано на фиг.2, с использованием ломанной линии а-в-с. Поверхности вертикальных участков 3 боковых стенок полости 1 ригеля снабжены клиновидными насечками, выполненными в виде впадин 8 и выступов 9.
В конструкцию ригеля заложена предварительно напряженная арматурная проволока 10. Проволока 10 расположена в ригеле группами. Одна группа 11 проволоки 10 расположена по центру в нижней части ригеля. Две нижних группы 12 расположены в нижней части ригеля на линии первой группы 11 симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии ригеля, преимущественно в области пересечения нижней горизонтальной плоскости полости 2 с боковыми стенками 3. Эти области расположения групп 11, 12 арматурной проволоки 10 выбраны в связи с наличием в этом месте ригеля больших воздействующих нагрузок каркасной конструкции здания. Две верхние группы 13 проволоки 10 расположены также симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии ригеля, в области плечевого пояса - области воздействия повышенного напряжения, создаваемого плитами перекрытия. Схема армирования выбрана исходя из конструкции ригеля с описанной выше конструкцией полости 1 в соответствии с результатами статистического расчета и проведенных испытаний, в зависимости от момента в середине пролета ригеля, в самой уязвимой его точке. В качестве арматурной проволоки 10 использована высокопрочная проволока класса Вр-II диаметром 5 мм по ГОСТ 7348-81. Изготовление ригеля осуществляют методом безопалубочного формования, описанным, например, в книге В.В.Уткин, Ю.Н.Чумерин, Современные технологии строительной индустрии. Издательство ЗАО «Русский издательский дом», 2008 г., стр.45-59.
Предварительно напряженная проволока 10 в ригель укладывается следующим образом.
На рельсы формовочной дорожки устанавливают тележку для раскладки арматурной проволоки по проектной схеме, определенной выше. Для этого арматурную проволоку разматывают из бухтодержателей и пропускают ее через фильерные отверстия упора начала и ограничителя начала дорожки; концы огибают вокруг специального барабана, установленного на тележке, и снова пропускают через ограничитель конца дорожки и фильерные отверстия упора начала дорожки. Свободный конец проволочной петли закрепляется при помощи цанговых зажимов. Тележка с закрепленной проволокой 10 двигается по рельсам формовочной дорожки в сторону упора конца дорожки, раскладывая тем самым арматурную проволоку на всю длину дорожки. В конце дорожки проволочные петли закрепляются на упоре конца дорожки; ограничители конца дорожки устанавливаются в рабочее положение. Тележка возвращается в начало дорожки. Операция повторяется до тех пор, пока не будет разложено необходимое количество проволоки в соответствии с альбомом рабочих чертежей.
После раскладки необходимого количества проволоки производится ее натяжение, например, при помощи гидравлической группы для натяжения. Производится преднапряжение арматурной проволоки по заранее выставленному усилию. Лишние удлиненные концы проволоки отрезаются. Так же производится натяжение и преднапряжение всей проволоки.
После натяжения проволочной арматуры в соответствии с заданным усилием, определенным расчетом в соответствии с конструкцией будущего здания, начинают непрерывную выкладку бетонной смеси на формовочную дорожку с натянутой над ней преднапряженной проволокой при помощи формующей машины, движущейся по рельсам формовочной дорожки, с установленной на ней съемной внешней пресс-формой для данного изделия. Съемная внешняя пресс-форма формовочной машины обеспечивает необходимую геометрию ригеля, вибраторы - необходимую степень уплотнения бетонной смеси для достижения требуемой прочности бетона изделия. Далее проводят процесс термообработки ригеля. После достижения бетоном передаточной прочности устанавливают гидравлический блок для снятия напряжения. Блоком автоматического управления производят плавный отпуск и передачу усилия напряжения арматурной проволоки на бетон изделия.
Использование преднапряженной армирующей проволоки с последующей передачей ее усилий на бетон ригеля позволит при сравнительно небольшой степени армирования и исключения поперечного армирования достичь высоких заданных прочностных характеристик ригеля.
Ригель указанной конструкции используется в монолитном железобетонном поясе следующим образом.
После монтажа колонн каркаса здания на их монтажные столики устанавливают ригели описанной выше конструкции открытой полостью 1 вверх. Под нижнюю часть ригелей устанавливают подпорные монтажные стойки. На верхние грани ригелей укладывают плиты перекрытия таким образом, чтобы их края легли на плечи 5 ригеля поперек его продольной оси, с образованием внутреннего полого пространства между плитами, соосного полости 1 ригеля. В образовавшееся внутреннее полое пространство и полость 1 ригеля устанавливают арматуру в соответствии с проектом и производят укладку бетона и его выдержку в полостях. После набора монолитным бетоном необходимой прочности производится демонтаж стоек и столиков колонн, и полученная конструкция включается в работу каркаса здания как цельная предварительно напряженная неразрезная балка с жестким сопряжением ригелей с плитами перекрытия и колоннами.
Таким образом производят использование ригеля указанной конструкции и формирование и замоноличивание железобетонных поясов каркаса здания с обеспечением расчетной прочности всей конструкции при оптимальном расходе бетона и армирующих материалов.