РИГЕЛЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СБОРНО-МОНОЛИТНОГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

Предложение относится к области строительства и может быть использовано при возведении жилых, общественных и административных зданий и сооружений, а также при их восстановлении или реконструкции.
7
За аналог принят каркас зданий и сооружений, содержащий железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, железобетонные ригели, жестко сопряженные между собой, и плиты перекрытия, при этом ригели выполнены сборно-монолитными в виде пространственных тел со сборной предварительно-напряженной нижней частью, имеющей лоткообразную форму, на внутренней поверхности которой выполнен, по меньшей мере, один клиновидный выступ, изготовленные методом безопалубочного формования, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса, нижняя часть которого размещена в лотке, а верхняя - между торцами плит (Патент РФ 96143 от 20.07.2010 г.), МПК: Е04С3/00. Недостаток данного технического решения заключается в том, что конструкция сборно-монолитного каркаса способна воспринимать расчетные нагрузки только после набора монолитным бетоном ригелей проектной прочности, что увеличивает время монтажа каркаса.
7
За прототип принят ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания (Патент РФ №86903 от 20.09.2009 г.), МПК: В28В 1/08. Ригель, выполненный по всей длине с полостью, открытой в верхней своей части, замкнутой в нижней, образованной горизонтальной нижней внутренней плоскостью и двумя вертикальными участками боковой стенки с каждой стороны, смещенными по горизонтали относительно друг друга, с образованием плечевого пояса ригеля, площадь горизонтального сечения полости в верхней части меньше, чем в нижней, место соединения одного вертикального участка боковой стенки с нижней горизонтальной внутренней плоскостью и место взаимного соединения вертикальных участков боковой стенки с каждой стороны полости относительно плоскости симметрии ригеля выполнены со скосами, внутренняя поверхность вертикального участка боковой стенки полости ригеля снабжена клиновидными насечками, ригель снабжен армирующей предварительно напряженной проволокой, проходящей вдоль ригеля по всей его длине, установленной группой в центральной нижней части ригеля, двумя группами по бокам в нижней части ригеля, и двумя группами в верхней части ригеля в плечевом его поясе симметрично относительно его вертикальной плоскости симметрии. Такое решение не обеспечивает положения прямолинейности поверхностей ригелей на фасадных поверхностях зданий и сооружений.
Технической задачей является сокращение трудо- и материалозатрат при одновременном уменьшении сроков производства работ и обеспечение возможности их проведения при любых погодных условиях, в том числе в регионах, относящихся к суровым климатическим зонам, с низкими отрицательными температурами в зимнее время, и обеспечение положения прямолинейности поверхностей ригелей на фасадных поверхностях зданий и сооружений.
Поставленная техническая задача достигается тем, что ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания выполнен сборно-монолитным в виде пространственных тел со сборной нижней уширенной частью и примоноличенной зауженной относительно нижней верхней частью в виде протяженного многогранника с поперечным сечением преимущественно в форме прямоугольника или трапеции с образованием в совокупности со сборной частью единого несущего профиля с локальными уширениями в виде выступов, расположенных по длине ригеля с шагом, соответствующим шагу пустот опертых на ригель пустотных плит перекрытий, причем выступы выполнены протяженными в направлении осей пустот, имеют длину, составляющую не менее 1,3 толщины соответствующих плит, и размещены в приопорных и опорных зонах пустот плит.
В отличие от известных решений сборная уширенная часть ригеля с одной стороны состоит из основного несущего элемента прямоугольного сечения и параллельно ему расположенного вспомогательного несущего элемента прямоугольного сечения.
Основной и вспомогательные элементы соединены между собой армированными соединительными элементами прямоугольного сечения шириной 0,72, длиной 0,568-0,793 толщины пустотной плиты.
3
Между основным, вспомогательным и соединительными элементами установлены термовкладыши из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м, высотой, равной высоте основного элемента ригеля.
В примоноличенной зауженной относительно сборной нижней уширенной составной части ригеля с его другой стороны выступы расположены с шагом соединительных элементов сборной нижней уширенной составной части ригеля, имеют длину 0,568-0,793, ширину 0,72 толщины соответствующих плит, высота выступов должна быть не менее высоты, ограниченной наивысшей точкой поперечного сечения выступов, заводимых в пустоты опертых на ригель плит.
В примоноличенной зауженной относительно нижней верхней части ригеля выполнен с возможностью установки на вспомогательные элементы ригеля наружный слой ограждающих конструкций, выполненных из штучных материалов высотой, равной или большей, чем высота примоноличиваемой части ригеля, выполняющей роль опалубочной системы для омоноличивания зауженной верхней относительно нижней части ригеля, а также для омоноличивания узлов каркаса и перекрытия здания.
3
Между наружным слоем ограждающих конструкций, выступами над соединительными элементами сборной нижней уширенной составной части ригеля, многогранником в примоноличенной части ригеля установлены термовкладыши из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м, высотой, равной высоте пустотных плит.
По верхней поверхности основных элементов ригеля по их продольной оси установлены П-образные стержни, проходящие через все сечение ригелей, располагаясь между напрягаемой арматурой нижнего и верхнего яруса напрягаемых стержней, и необходимые для установки верхней рабочей арматуры ригеля.
Основной несущий элемент ригеля армирован напрягаемой арматурой, выполненной из семипроволочных прядей диаметром 12К-7, расположенных в два яруса (нижний и верхний ярус), с установкой между ними трех стержней длиной по 1200 мм, выполненных из стержней арматурной стали периодического профиля, при этом количество напрягаемой арматуры верхнего яруса составляет от 0,2 до 1,0 количества напрягаемой арматуры нижнего яруса.
Вспомогательный несущий элемент ригеля армирован напрягаемой арматурой, выполненной из семипроволочных прядей диаметром 12К-7, расположенных в два яруса (нижний и верхний ярус) с одинаковым количеством напрягаемой арматуры в ярусах.
По периметру сечения основного элемента ригеля установлены П-образные сетки, нижние и верхние, состоящие из П-образных стержней, соединенных прямолинейными стержнями, привариваемыми точечной сваркой, сетки установлены друг в друга и соединены между собой вязальной проволокой, закрепленной в верхней части ригеля.
По периметру вспомогательных элементов ригеля установлены П-образные сетки, нижние и верхние, состоящие из П-образных стержней, соединенных прямолинейными стержнями, сетки установлены друг в друга и соединены между собой вязальной проволокой, закрепленной в верхней части ригеля.
Арматурный каркас соединительных элементов ригеля состоит из четырех продольных стержней, соединенных прямолинейными стержнями, привариваемыми точечной сваркой с четырех сторон каркаса или соединяемые между собой кольцевыми соединительными элементами, которые закреплены вязальной проволокой.
Арматурный каркас соединительных элементов одним своим концом расположен в теле основного элемента между напрягаемой арматурой основного элемента в зоне установки пустотных плит, а вторым концом арматурный каркас соединительных элементов установлен во вспомогательном элементе между напрягаемой арматурой вспомогательного элемента в зоне установки наружного слоя ограждающей конструкции.
Арматурный каркас соединительных элементов установлен и закреплен вязальной проволокой на прямолинейные стержни нижних сеток основных и вспомогательных элементов, причем на арматурные каркасы соединительных элементов установлены и закреплены верхние сетки основных и вспомогательных элементов, которые крепятся к арматурным каркасам соединительных элементов вязальной проволокой, верхние и нижние сетки установлены друг в друга и соединены между собой вязальной проволокой, закрепленной в верхней части ригеля.
На арматурные каркасы соединительных элементов установлены и закреплены П-образные арматурные стержни, выходящие на верхние, обращенные к примоноличиваемой части ригеля поверхности, соединительных элементов ригеля.
Высота П-образных стержней над поверхностью соединительных элементов должна быть не меньше высоты, ограниченной наивысшей точкой поперечного сечения выступов, заводимых в пустоты опираемых на ригель плит перекрытий.
В верхних углах П-образных стержней соединительных элементов установлены арматурные стержни, которые проходят внутри П-образных стержней соединительных элементов, причем проходят между П-образными стержнями основного элемента ригеля (под верхней рабочей арматурой ригеля) и выполнены с возможностью захождения в пустоты плит перекрытия или доходят до боковых поверхностей плит перекрытия.
На торцевой поверхности вспомогательного элемента ригеля имеется четыре выпуска напрягаемой арматуры, необходимые для надежного соединения вспомогательных элементов ригеля в каркасе здания.
Напрягаемая арматура нижнего яруса основного элемента ригеля с одной стороны ригеля не выступает за сечение ригеля, а с другой стороны ригеля напрягаемая арматура ригеля выступает на величину сечения колонны, располагаемой вдоль продольной оси ригеля и зазора между ригелем и колонной.
Напрягаемая арматура верхнего яруса основного элемента ригеля с одной стороны ригеля не выступает за сечение ригеля, а с другой стороны ригеля напрягаемая арматура ригеля выступает на величину, равную сумме выпусков напрягаемой арматуры нижнего яруса, длины проема основного элемента ригеля и зазора между ригелем и колонной.
Технический результат предложения заключается в сокращении трудо- и материалозатрат и обеспечении возможности проведения работ при любых погодных условиях, в том числе регионах, относящихся к суровым климатическим зонам с низкими отрицательными температурами в зимнее время, при одновременном уменьшении сроков производства работ, и обеспечении прямолинейности боковой поверхности вспомогательного элемента ригеля, выходящего на фасад здания.
Сущность предложения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 изображен ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания в аксонометрии;
на фигуре 2 изображен ригель для производства сборно-монолитного каркаса здания;
на фигуре 3 - сечение А-А фигуры 2;
на фигуре 4 - сечение Б-Б фигуры 2;
на фигуре 5 - сечение В-В фигуры 2;
на фигуре 6 - сечение Ё-Ё фигуры 2;
на фигуре 7 - сечение Д-Д фигуры 2;
на фигуре 8 - сечение Е-Е фигуры 2;
на фигуре 9 - сечение Г-Г фигуры 2;
на фигуре 10 - узел А фигуры 2;
на фигуре 11 - позиция 5;
на фигуре 12 - сечение Ж-Ж фигуры 11;
на фигуре 13 - позиция 20;
на фигуре 14 - позиция 14;
на фигуре 15 - сечение З-З фигуры 14;
на фигуре 16 - позиция 8;
на фигуре 17 - позиция 7.
Ригель состоит из основного несущего элемента прямоугольного сечения 1, армированного предварительно-напряженной арматурой, выполненной из семипроволочных прядей (диаметр 12К-7, ГОСТ 13870-68), расположенных в двух уровнях: в нижней части элемента 1 расположены пряди 2; в верхней части элемента расположены пряди 3. Между прядями 2 и 3 расположены три элемента 4, выполненные длиной 1200 мм из арматурной стали периодического профиля, которые расположены в арматурных каркасах 5 соединительных элементов 6, обеспечивая надежное соединение основного элемента 1 с колоннами каркаса здания, сооружения. Напряженная арматура 2 и 3 расположена в арматурных сетках 7 и 8, которые воспринимают усилие, образующееся при снятии напряжения в стержнях 2 и 3, и при передаче нагрузки на ригель воспринимают усилие от поперечных сил, возникающих в каркасе здания при его эксплуатации.
Арматурные сетки 7 и 8 выполнены составными из отдельных элементов, длиной равной 3-4 метра. Сетки 7 состоят из П-образных стержней 9, к которым точечной сваркой закреплены стержни 10. Сетки 8 состоят из стержней 9, которые установлены перевернутыми на 180° относительно стержней 9 в сетках 7, и к ним закреплены стержни 10 с помощью точечной сварки. Сетки 7 и 8 установлены друг в друга и соединены в верхней части ригеля вязальной проволокой.
По концам элементов 1 выполнены проемы 11, в которых расположены концы 12 напрягаемых арматурных элементов 2 и 3 и концы 13 ненапрягаемых стержней 4. Концы 12 напрягаемых стержней имеют различную длину: с одной стороны элемента 1 они не выступают из тела элемента 1; с другой стороны элемента 1 нижний ряд прядей 2 выступает на величину сечения колонны и зазора между ригелем и колонной, расположенных вдоль продольной оси ригеля, а концы прядей верхнего ряда прядей 3 выступают на величину, равную сумме выпусков напрягаемой арматуры нижнего яруса длины проема основного элемента и зазора между ригелем и колонной. Выступающие концы прядей 2 и 3 необходимы для надежной анкеровки ригелей в проемах колонн каркаса здания.
Проемы 11 на концах элементов 1 армированы сетками 14, расположенными в боковых стенках проемов 11 и в его днище, и выходящими на верхние поверхности элементов 1.
Сетки 14 состоят из -образных элементов 15, к которым точечной сваркой закреплены прямолинейные стержни 16.
По продольной оси элемента 1, по его верхней поверхности, установлены П-образные элементы 17, которые проходят между напрягаемыми элементами 2 и 3 на всю толщину элемента 1, и между вертикальными стержнями П-образных элементов 17 расположена напрягаемая арматура 2 и 3.
Параллельно основному элементу 1 расположен вспомогательный элемент 18, армированный четырьмя прядями 19, выполненными из семипроволочных прядей (диаметр 12К-7, ГОСТ 13840-68). С наружной стороны прядей 19 установлены друг в друга две арматурные сетки 20, которые состоят из П-образных стержней, привариваемых точечной сваркой к прямолинейным стержням, создавая вокруг прядей 19 армированную зону, необходимую для восприятия усилия, возникающего при снятии напряжения в стержнях 19, и при восприятии поперечных сил, возникающих при эксплуатации каркаса здания.
2
Важным условием при изготовлении данных ригелей является нагрузка на 1 см площади сечения элемента ригеля от усилий в напрягаемых арматурных элементах. Эта нагрузка должна быть одинаковой и в основных элементах, и во вспомогательных. При таком условии ригель сохраняет прямолинейную форму, и в соединительных элементах не возникает трещинообразование.
Пряди 19 выступают из тела вспомогательного элемента 18 в виде концов 21, которые в дальнейшем при соединении вспомогательных элементов 18 между собой соединены вязальной проволокой. На них установлены замкнутые хомуты, и произведено омоноличивание бетоном соединения вспомогательных элементов 18.
Арматурные сетки 20 состоят из П-образных элементов 22 и приваренных к ним точечной сваркой прямолинейных стержней 23. Сетки 20 выполнены составными длиной 3-4 метра и установлены друг в друга, соединяясь между собой вязальной проволокой.
Основной элемент 1 ригелей и вспомогательный элемент 18 соединены между собой элементами 6, шириной, равной 0,72 толщины пустотных плит. Соединительные элементы 6 состоят из средних элементов 24 и крайних соединительных элементов 25. Крайние соединительные элементы имеют меньшую длину относительно соединительных элементов 24. Соответственно длина арматурных каркасов 26 крайних соединительных элементов 25 будет меньше, чем длина арматурных каркасов 5 соединительных элементов 24.
Арматурные каркасы 26 и 5 соединительных элементов 24 и 25 состоят из четырех продольных арматурных стержней 27 с приваренными к ним точечной сваркой прямолинейными стержнями 28 и 29.
Для повышения технологичности сборки арматурных каркасов 26 и 5 возможно их изготовление с помощью замкнутых хомутов вместо стержней 28 и 29.
Для повышения несущей способности и сейсмостойкости соединительных элементов 24 и 25 к арматурным каркасам 5 и 26 закреплены П-образные стержни 30.
3
Между основными элементами 1, вспомогательными элементами 18, соединительными элементами 24 и 25 установлены термовкладыши 31, выполненные из теплоизоляционных материалов объемным весом 35-200 кг/м, высотой, равной высоте основного несущего элемента.
3
Для выполнения проемов 11 в основных элементах 1 использованы вкладыши 32, 33 и 34, выполненные из пенополистирола объемным весом 35 кг/м, установленные между концами напрягаемой и ненапрягаемой арматуры.
Для извлечения ригеля из форм, их перемещения и монтажа в ригеле установлены четыре монтажные петли 35.
Применение данного ригеля при строительстве сборно-монолитных каркасных зданий уменьшает объем монолитных работ, особо это важно в зимний период времени, что позволяет повысить производительность труда при монтаже сборно-монолитных каркасных зданий, уменьшает трудозатраты при устройстве перекрытий оконных проемов, уменьшает номенклатуру перемычек при устройстве перекрытий оконных проемов.
Данный ригель имеет высокие качественные показатели, так как он изготовлен в заводских условиях при тщательном контроле качества бетона в заводской лаборатории и тщательном контроле арматуры и арматурных изделий службой ОТК предприятия, выпускающего это изделие.
Данный ригель обладает повышенной сейсмостойкостью из-за возможности увеличения высоты соединительных элементов 24 и 25 и армирования верхней зоны ригеля напрягаемой арматурой.
3
Данный ригель совмещает в себе несущие функции, возникающие при эксплуатации каркасных сборно-монолитных зданий, и имеет возможность устройства ограждающих конструкций в виде наружного слоя, выполняемого из облицовочного кирпича. Для уменьшения расхода тепла в теле ригеля установлены термовкладыши, которые выполняются из теплоизоляционных материалов, объемным весом 35-200 кг/м, высотой, равной высоте основных несущих элементов.
Использование данного ригеля упрощает процесс устройства перемычек над оконными проемами, ведет к уменьшению номенклатуры перемычек, снижению трудозатрат при устройстве перекрытий оконных проемов, так как данный ригель выполняет функцию перемычек над оконными проемами.