СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН С ПЕРЕКРЫТИЕМ
BUTT JOINT OF ASSEMBLY REINFORCED CONCRETE COLUMNS WITH OVERLAPPING

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в сборно-монолитных железобетонных безригельных каркасах многоэтажных зданий жилого, социально-бытового и производственного назначения.
Известно стыковое соединение сборных колонн с перекрытием, включающее концевые участки установленных на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте нижней колонны и верхней колонны с поперечными стальными листами на торце концевых участков и жестко связанных с ними, размещенное между торцами колонн перекрытие и пропущенные через перекрытие выпуски арматуры колонн в виде шпилек, прикрепленные по концам гайками в нишах, выполненных в бетоне на боковых гранях верхней и нижней колонн, к поперечному стальному листу верхней и нижней колонн, размещенные над верхом перекрытия котировочные гайки для непосредственной опоры верхней колонны, с подливкой и зачеканкой ниш быстротвердеющим мелкозернистым бетоном (Патент RU №2244787, МПК E04B 1/21, E04B 1/38, опубл. 20.01.2005).
Недостатками изобретения являются недостаточная надежность и жесткость стыкового соединения из-за наличия двух болтовых соединений каждого выпуска арматуры, разнесенных по высоте сечения перекрытия, прерывания рабочей арматуры как в верхней, так и в нижней колонне, с передачей усилий от нее через торцевые поперечные стальные листы на шпильки. Кроме этого, стыковое соединение имеет повышенную металлоемкость из-за наличия в одном узле сразу двух поперечных стальных листов колонн, а также повышенную трудоемкость.
Известно стыковое соединение сборных железобетонных колонн с монолитным перекрытием, включающее концевые торцевые участки колонн, установленных с разрывом по вертикальной оси, размещенное между ними монолитное железобетонное перекрытие, арматурные соединительные элементы, пропущенные через перекрытие, объединенные замкнутым арматурным хомутом и замоноличенные бетоном, отличающееся тем, что концевой участок верхней колонны снабжен соразмерным сборным бетонным армированным вкладышем из высокопрочного бетона класса B40-B60, монолитно сопряженным с колонной. При этом арматурные соединительные элементы верхней колонны пропущены через сквозные вертикальные отверстия вкладыша и размещены в пределах выемки вкладыша, а арматурные соединительные элементы нижней колонны пропущены сквозь перекрытие и размещены в выемках вкладыша внахлест с арматурными соединительными элементами верхней колонны и замоноличены высокопрочным бетоном класса B40-B60 (Патент RU №2380494, МПК E04B 1/38, опубл. 27.01.2010).
Недостатком изобретения является недостаточная надежность при воздействии на соединение изгибающих моментов из-за малой длины перехлеста рабочей арматуры в колоннах, в то же время если увеличивать длину перехлеста по аналогии этого решения, то перехлест арматуры приведет к резкому увеличению расхода стали в соединении. Также недостатком решения является применение в стыке для зачеканки ниш малого количества высокопрочного бетона, который нельзя поставить на строительную площадку в таком объеме или произвести на площадке. Данное стыковое соединение имеет конструктивное решение, не позволяющее выполнить перекрытие сборным.
Известно стыковое соединение соосно установленных с разрывом по высоте железобетонных колонн, в котором замоноличены специальные П-образные и Г-образные арматурные петлевые выпуски нижней и верхней колонн (Патент РФ №2303678, МПК E04B 1/38, опубл. 27.07.2007).
Недостатком данного стыкового соединения является конструктивное решение, не позволяющее выполнить перекрытие сборным, и петлевые выпуски, прехлестывающиеся между собой, приводят к увеличению расхода стали в соединении. Арматурные выпуски необходимо сваривать между собой, при этом необходима дополнительная их гибка по месту для приведения в проектное положение. Это приводит к усложнению работ по возведению железобетонного каркаса.
Известно соединение железобетонных колонн и плиты перекрытия безригельного бескапительного каркаса здания, содержащее сборную плиту перекрытия с прямоугольным отверстием, в котором жестко смонтирована стальная обечайка, выполненная в виде двух усеченных пирамид, сопряженных друг с другом своими малыми основаниями, и пропущенную сквозь обечайку колонну с обнаженной в зоне обечайки силовой арматурой, соединенной на сварке с обечайкой посредством стальных трапециевидных соединительных элементов (Патент РФ №2203369, МПК E04B 1/38, опубл. 27.04.2003).
Недостатком данного изобретения является повышенный расход стали, связанный с применением стальной обечайки в перекрытии. Также к его недостаткам относится сложность выполнения монтажа на строительной площадке в связи с использованием сварки в соединении элементов.
Известно стыковое соединение сборных колонн с перекрытием, включающее соединение концевых участков нижней и верхней сборных колонн, размещенное между их торцами перекрытие и пропущенные через перекрытие выпуски продольной арматуры с винтовой резьбой нижней колонны, прикрепленные по концам гайками к поперечному стальному листу, жестко соединенному с торцом верхней колонны, в нишах, выполненных в верхней колонне, с последующим зачеканиванием их быстротвердеющим мелкозернистым бетоном. В стыке имеются котировочные гайки и прижимающие металлические опорные шайбы, выполненные в виде усеченных конусов, а также центральный канал для инъецирования (Патент RU №2333323, МПК E04B 1/38, E04B 1/20, опубл. 10.09.2008). Данное стыковое соединение является наиболее близким аналогом заявленного изобретения.
Недостатками изобретения являются недостаточная надежность и жесткость стыкового соединения из-за прерывания рабочей арматуры в верхней колонне с передачей усилий от нее через торцевой поперечный стальной лист на выпуски арматуры нижней колонны. Кроме этого, стыковое соединение имеет повышенную металлоемкость из-за наличия поперечного стального листа верхней колонны и большого числа сборочных металлических деталей, а также повышенную трудоемкость, связанную с большим числом монтируемых деталей в стыке и необходимостью выполнения резьбы.
Задачей изобретения является повышение надежности, точности монтажа при ускорении процесса монтажа, а также снижении металлоемкости.
Это достигается тем, что стыковое соединение сборных железобетонных колонн с перекрытием включает установленные на одной вертикальной оси железобетонного каркаса с разрывом по высоте концевые участки нижней и верхней колонн и размещенное между торцами колонн перекрытие, через которое пропущены выпуски продольной арматуры нижней колонны, при этом сборные железобетонные колонны имеют стальные центрирующие прокладки по торцам и рабочую продольную сплошную арматуру винтового профиля, соединяющуюся между собой навинчивающимися на концах муфтами, стыкующими выпуски рабочей арматуры в нише верхней колонны, с последующим обхватыванием места стыка поперечными хомутами и зачеканиванием их быстротвердеющим мелкозернистым бетоном. Плиты перекрытия имеют не менее четырех каналов, при этом уложены на тонкий слой мелкозернистого бетона, с пропущенными через каналы и заинъецированными быстротвердеющим мелкозернистым бетоном арматурными выпусками из нижней колонны, при фиксации положения плиты перекрытия на монтаже с помощью гаек, навинчивающихся на арматурные выпуски и прижимающих перекрытие к нижней колонне.
Отличительными признаками стыкового соединения сборных железобетонных колонн с перекрытием являются наличие в сборных железобетонных колоннах стальных центрирующих прокладок по торцам и рабочей продольной сплошной арматуры винтового профиля, соединяющейся между собой навинчивающимися на концах муфтами.
Благодаря наличию этих признаков создаются условия для ускорения и упрощения монтажа, т.к. сразу же после установки на нижнюю колонну перекрытия и заливки каналов перекрытия с проходящей через них продольной арматурой нижней колонны, быстротвердеющим мелкозернистым бетоном, перекрытие прижимается к нижней колонне гайками и прижатыми к ним соединительными муфтами, которые жестко фиксируют стык перекрытия с колонной и воспринимают все монтажные усилия на стыке, что дает возможность сразу же, не дожидаясь набора прочности мелкозернистым бетоном в каналах перекрытия, продолжать монтаж соседних по этажу перекрытий и колонн с передачей монтажных усилий от них на ранее смонтированную колонну с перекрытием. Кроме того, продольная арматура верхней и нижней колонн не прерывается.
Предлагаемое соединение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - стыковое соединение сборных колонн с перекрытием;
на фиг.2 - разрез A-A фиг.1;
на фиг.3 - разрез B-B фиг.1;
на фиг.4 - поэлементный монтаж колонн и перекрытия.
Стыковое соединение сборных колонн с перекрытием (фиг.1-3) включает концевой участок (1) нижней и концевой участок (2) верхней стыкуемых колонн, на плоских торцах которых имеются центрирующие стальные прокладки (3). На торце концевого участка (2) верхней колонны имеется сужение бетонной части, образующее нишу (4) с выпусками рабочей арматуры (5) винтового профиля. Из торца концевого участка (1) нижней колонны имеются выпуски продольной арматуры (6) винтового профиля, направленные вверх. Между торцами колонн размещено перекрытие (7) на тонком слое мелкозернистого бетона (8).
Перекрытие (7) имеет заинъецированные быстротвердеющим мелкозернистым бетоном (8) каналы (9), через которые пропущены выпуски продольной арматуры (6) нижней колонны. На выпуски (6) нижней колонны навинчены гайки (10), фиксирующие положение плиты перекрытия (7) и прижимающие его к торцу концевого участка (1) нижней колонны. Выпуски (5) и (6) состыкованы в уровне ниши (4) верхней колонны через стальные навинчивающиеся муфты (11), прижимающие навинченные гайки (10). Выпуски колонн (5), (6) и муфты (11) в пределах ниши (4) охвачены хомутами (12), и весь стык зачеканен быстротвердеющим мелкозернистым бетоном (8).
Способ выполнения стыкового соединения сборных колонн с перекрытием осуществляется следующим образом. После установки нижней колонны на торец ее концевого участка (1) с выпусками продольной арматуры (6) винтового профиля, направленными вверх, и центрирующей стальной прокладкой (3) укладывают тонкий слой быстротвердеющего мелкозернистого бетона (8).
Затем перекрытие (7) устанавливают на торец концевого участка (1) нижней колонны и на монтажные стойки (не показаны), пропустив выпуски арматуры (6) через каналы в перекрытии (9), выравнивают его положение по горизонтали, после чего заливают каналы (9) быстротвердеющим мелкозернистым бетоном (8). Затем на выпусках (6) размещают прижимные гайки (10), которые затягивают на величину монтажных нагрузок и которые фиксируют положение перекрытия (7) до тех пор, пока стык с верхней колонной не будет выполнен. После этого узел нижняя колонна-перекрытие сразу же способен воспринимать нагрузки от смежных плит перекрытий.
Затем опускают верхнюю колонну с заранее наживленными соединительными муфтами (11) на выпуски рабочей арматуры (5) концевого участка (2). Муфтами (11) надевают на концы арматурных выпусков (6) нижней колонны и закручивают до упора в прижимные гайки (10). При этом выпуски (5) и (6) образуют равнопрочное соединение рабочей арматуры колонны. После фиксации верхней колонны рабочую арматуру (5) и (6) вместе с муфтами (11) обхватывают поперечными хомутами (12) и нишу (4) зачеканивают быстротвердеющим мелкозернистым бетоном.
В предлагаемой конструкции стыкового соединения без применения сварки создаются условия для ускорения монтажа и повышения надежности и жесткости стыка. Ускорение скорости монтажа достигается уменьшением числа сборочных позиций в узле, а надежность и жесткость стыка повышаются созданием непрерывности рабочей арматуры в стыкуемых колоннах. Благодаря использованию продольной арматуры винтового профиля отпадает необходимость в предварительном нарезании резьбы на арматуре, а также уменьшен расход металла на стык благодаря уменьшению числа сборочных деталей.