СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ КАРКАС ЗДАНИЯ С ПЕРЕКРЫТИЕМ ИЗ МНОГОПУСТОТНЫХ ПЛИТ

Полезная модель относится к наземному строительству, а именно к конструкциям многоэтажных зданий различного назначения, преимущественно жилищного и гражданского строительства.
Уровень техники
Известны решения многоэтажных каркасов зданий (см. патент на изобретение РФ №2134751, МПК: Е 04 В 1/18, опубл. 1999.08.20; патент на изобретение РФ №2087633, МПК: Е 04 В 1/18, опубл. 1997.08.20), в которых элементы каркаса образуют ровное перекрытие без выступов несущих балок, что обеспечивает возможность свободной планировки помещений. Однако перекрытие в этих решениях образовано плоскими сборными плитами, объединенными между собой по торцам несущими ригелями из монолитного железобетона. Существенным недостатком омоноличивания в условиях зимних холодов является необходимость прогрева бетона, кроме того, требуется наличие специальной поддерживающей оснастки.
Известен сборный железобетонный каркас многоэтажного здания, выполненный из заранее изготовленных конструктивных элементов - балок (ригелей), плит-панелей и колонн, смонтированных на месте строительства (см. Байков В.И., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс, М: Стройиздат, 1991 г., стр.263, рис.10.1). Достоинством сборных каркасов является производство основных железобетонных работ, связанных с изготовлением конструктивных элементов, в стационарных заводских условиях, что позволяет исключить зависимость строительных работ от погодных условий, повысить производительность. Монтаж указанного каркаса включает установку ригелей прямоугольного сечения на консолях колонн и укладывание поверх ригелей панелей плит перекрытия. Однако выступающая из плоскости перекрытия балка ригеля снижает полезную высоту помещения и не позволяет осуществлять его свободное планирование.
Известно решение (см. В.М. Бондаренко, Суворкин, Железобетонные и каменные конструкции, М.: Высш. школа, 1987г., стр.305-307, рис.116,185), в котором с целью уменьшения выступающей из потолка части ригеля, ширина ригеля увеличена и устроены полки для опирания плит перекрытия, расположенные ниже верха ригеля на толщину плиты.
Известны решения по авторскому свидетельству №1392218, МПК: Е 04 В 1/18, опубл.30.04.88 г., бюлл. №16 или по АС №1530707, МПК: Е 04 В 1/18, опубл.23.12.89 г, бюлл. №47, в которых плиты перекрытия устанавливают с опорой на полки ригелей. Однако во всех этих случаях не решена проблема получения ровного перекрытия.
Известен сборный железобетонный каркас здания БЕЛГПИ (см. патент РФ №2202026, МПК: Е 04 В 1/18, опубл. 2003.04.10), включающий колонны, смонтированные на них ригели, из которых часть выполнена с полками для опирания плит перекрытия. Однако каркас отличается использованием оригинальных конструктивных элементов -колонн с шириной 3:1, ригелей прямоугольных и таврового сечения с большой шириной, разновысотной установкой ригелей, что значительно повышает стоимость работ и здания в целом, т.к. требует разработки и использования новой, оригинальной оснастки для производства конструктивных элементов.
За прототип выбран сборный железобетонный каркас здания (см. А.П.Кудзис. Железобетонные и каменные конструкции. Часть 2, М: Высшая школа, 1989 г., рис. 2.7, стр. 37), включающий колонны, на консолях которых смонтированы ригели таврового сечения (см. рис. 2.10, стр.42) с полками внизу. На полки ригелей уложены многопустотные плиты перекрытия. Все названные конструктивные элементы каркаса содержат упрочняющую арматуру, рассчитываемую исходя из действующих нагрузок.
К достоинствам прототипа относится использование серийно выпускаемых конструктивных элементов, чье массовое отлаженное производство способствует снижению себестоимости, высокому качеству изделий.
Недостатком является образование выступов балок на потолке здания. Раскрытие полезной модели
Заявляемой полезной моделью решается задача обеспечения свободной планировки помещения за счет получения плоского перекрытия неограниченной площади в сборном железобетонном каркасе здания, выполненном на базе серийно выпускаемых конструктивных элементов.
Поставленная задача решена за счет того, что в сборном железобетонном каркасе здания с перекрытием из многопустотых плит, содержащем установленные на опорных элементах колонн ригели с полками для опирания плит перекрытия, согласно заявляемой полезной модели, плиты перекрытия выполнены отформованными с подрезами-выемками, образующими по двум противолежащим торцам плиты консоли для опирания на полки ригеля, при этом высота полок ригеля выполнена соразмерной величине углубления в толщину плиты сопрягаемого с полкой подреза-выемки.
В отличие от прототипа в предложенном сборном каркасе здания плиты перекрытия опираются на опорные поверхности полок ригелей своими консольными участками, образованными благодаря выполнению по торцам плиты подрезов-выемок, при этом выступ полки входит в полость подреза-выемки. Соблюдение условия соразмерности высоты полок ригелей с величиной углубления в толщину плиты сопрягаемого с полкой подреза-выемки обеспечивает расположение нижней поверхности ригеля и нижней поверхности плиты на одном уровне, при этом выполнение подрезов-выемок осуществляется по двум противолежащим торцам плиты.
Таким образом, вышеприведенная совокупность признаков позволяет получить новый технический результат, а именно двустороннее унифицированное соединение ригеля и плит перекрытия, обеспечивающее возможность стыкования неограниченного числа ригелей и плит между собой, следовательно обеспечена возможность получения ровного перекрытия на неограниченных площадях.
В документах патента №2202026 имеются указания на выполнение подрезки плиты перекрытия только на одном ее торце. При этом если даже предположить о соразмерности высоты полок ригеля с величиной подрезки, о чем не указано, то возможно получение ровного потолка только в пределах перекрытия из двух плит и ригеля между ними.
Более близких решений в уровне техники обнаружено не было, что позволяет сделать вывод о «новизне» заявляемого решения.
Другим достоинством предложенного решения является возможность производства элементов сборной конструкции каркаса здания - колонн, ригелей и плит перекрытия - на оборудовании, используемом для производства серийных конструктивных элементов, например, серии 1.020. Предполагаемые конструктивные изменения плит перекрытия и ригелей могут быть легко осуществлены при формовании последних на заводах изготовителях. При этом не требуется полной замены технологической оснастки, что всегда ведет к большим финансовым затратам, а формование осуществляют в обычно используемой опалубке, размещая в ней съемные вкладыши.
Вкладыш для формования подрезов-выемок многопустотной плиты выполняется по форме требуемых подрезов-выемок с пазами для рабочей арматуры в нижней части, и торцами и верхом, повторяющими конфигурацию пустотообразователей.
Вкладыш для формования ригелей выполняют перекрывающим дно опалубки с уменьшением высоты последней по всей длине.
Предлагаемое решение позволяет осуществить уменьшение размеров поперечного сечения ригелей по сравнению с ригелями стандартных серий.
С целью обеспечения достаточной прочности и надежности стыков консоли плит и ригели упрочнены дополнительными арматурными каркасами.
Дополнительные каркасы консолей плит выполнены в виде сварных решеток, включающих связанные поперечными хомутами стержни продольной арматуры:
верхний, нижний и укороченный средний, размещенный над опорной поверхностью консоли, а также заанкерованный стержень с отгибом, решетки вертикально установлены в приторцовых концевых участках плиты в межпустотных пространствах, за исключением тех, в которых одновременно расположены предварительно напряженный стержень и петля с нижним армированным поясом. При этом предварительно напряженный стержень (основной арматуры) ограничен стенками подреза-выемки.
Предпочтительным является выполнение торцевых подрезов-выемок плиты на половину ее толщины, что способствует наиболее рациональному размещению упрочняющей арматуры.
Ригели упрочнены включением в арматурный каркас дополнительных стержней продольной рабочей арматуры.
Несущая способность ригелей и панелей перекрытия после внесенных изменений в их армирование остается такой же как у ригелей и панелей до внесенных изменений.
Краткое описание чертежей Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 - изображен фрагмент каркаса здания с установленными на ригели плитами перекрытия, вид сверху;
на фиг.2 - сечение А-А с фиг.1, показан узел соединения ригелей и плит перекрытия;
на фиг.3 - пример исполнения многопустотной плиты перекрытия, поперечное сечение, показано размещение арматурных каркасов;
на фиг.4 - сечение В-В с фиг.3, показано исполнение дополнительного арматурного каркаса многопустотной плиты;
на фиг.5 - поперечное сечение ригеля, показана установка дополнительной арматуры.
Осуществление полезной модели
Сборный железобетонный каркас здания с перекрытием из многопустотных плит содержит (см. фиг.1,2) колонны 1, ригели 2, установленные на консолях колонн 1, и плиты 3 перекрытия. Ригели 2 выполнены с полками 4 для опирания плит 3 перекрытия.
1
2
Плиты 3 отформованы с подрезами-выемками 5, выполненными на половину толщины плиты и образующими по торцам плиты 3 консоли 6 для опирания на полки 4 ригеля. Высота полки 4 ригеля соразмерна величине сопрягаемого с полкой подреза-выемки 5, т.е. равна / толщины плиты.
Ригели 2 и плиты 3 перекрытия могут быть изготовлены на оборудовании, используемом для производства конструкций каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных зданий и зданий промышленных предприятий серии 1.020. В качестве колонн 1 могут быть использованы типовые конструкции указанной серии без изменений.
Изготовление плиты 3 перекрытия (см. фиг.3, 4) осуществляют следующим образом. После укладки на упоры рабочей арматуры в обычную опалубку, используемую для производства плит указанной серии, например, для плит толщиной 220 мм, осуществляется установка по двум противолежащим сторонам специальных вкладышей, с высотой h1'=1/2 толщине плиты=110 мм, выполненных в форме прямоугольного параллелепипеда. Снизу во вкладышах предусмотрены пазы для рабочей арматуры. Торцы и верх вкладыша повторяют конфигурацию пустотообразователей. В результате формования в опалубке с указанными вкладышами получают плиту перекрытия толщиной 220 мм с консолями высотой 110 мм и шириной 125 мм. Изготовление ригеля 2 (см. фиг.5) осуществляется следующим образом. В опалубку для производства ригелей серии 1.020 таврового сечения высотой h=450 мм с расширенной нижней частью, образующей полки с высотой h1 для опирания плит перекрытия устанавливают вкладыш, перекрывающий дно опалубки и уменьшающий ее высоту, После проведенных изменений высота ригеля уменьшилась с h=450 мм до h'=300 мм, высота полок ригеля уменьшилась с h1=220мм до h1'=100 мм, при этом уменьшение общей высоты ригеля осуществлено за счет уменьшения высоты полок ригеля и укорочения его верхней части на величину h2 Ширина полок ригеля остается без изменений.
В результате установки плиты 3 на ригель 2 консоли 6 плиты опираются на полки 4 ригеля, выступ полки 4 размещается в подрезе-выемке 5, при этом нижние поверхности ригелей 2 и плит 3 располагаются на одном уровне, что обеспечивает ровное плоское перекрытие.
Образованные консоли 6 плит 3 упрочняют введением в арматурный каркас, содержащий нижний армированный пояс с продольными предварительно напряженными
стержнями7, дополнительных арматурных каркасов в виде сварных решеток 8. Решетки 8 включают связанные поперечными хомутами 9 стержни продольной арматуры:
верхний 10, нижний 11 и укороченный средний 12, размещенный над опорной поверхностью 13 консоли 6, и заанкерованный стержень 14 с отгибом. Дополнительные каркасы 8 вертикально установлены в приторцовых концевых участках плиты 3 в пространствах между пустотами 15, за исключением тех, в которых одновременно расположены предварительно напряженный стержень 7 и петля 16 с нижним армированным поясом. Предварительно напряженный стержень 7 ограничен стенками подреза-выемки 5.
Для сохранения несущей способности и прочности ригелей 2, выполненных уменьшенного поперечного сечения в арматурный каркас 17 включают дополнительные стержни 18 продольной рабочей арматуры.
Сборный железобетонный каркаса здания с перекрытием из многопустотых плит позволяет получить помещения, в основном жилых домов, со свободной планировкой этажа.