СТЫКОВОЙ УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ КОЛОННЫ И ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в сборных и монолитных железобетонных каркасах многоэтажных и высотных зданий с повышенными нагрузками на колонны.
Известен узел соединения колонны и плиты перекрытия, где вертикальные стержни в составе каркасов установлены в опорной зоне плиты и воспринимают усилия на продавливание (патент SU №1114749, МПК Е04В 1/18, 1/38, опубл. 23.09.84 г.). Недостатком этого узла соединения является то, что поперечная арматура находиться в составе, вертикально устанавливаемых и крестообразно расположенных каркасов, горизонтальные стержни которых имеют направление, совпадающее с направлением рабочей арматуры плит, которая совпадает с осевым направлением колонн. В результате чего, поперечная арматура находящаяся в составе каркасов установлена не равномерно в зоне пирамиды продавливания плиты, а только в зонах, имеющих ширину сторон колонн и перпендикулярное им направление. При таком армировании сектора плит в диагональном направлении колонн не содержат поперечную арматуру на продавливание. Что ведет к перерасходу арматуры. Кроме этого анкеровка поперечной арматуры обеспечивается контактной сваркой с продольными стержнями каркаса, низкое качество которой, может привести к ослаблению расчетного сечения поперечной арматуры или уменьшению надежности ее анкеровки.
Известна арматура против продавливания перекрытий анкерами JDA фирмы JORDAHL, в соответствии с которым, в зоне продавливания устанавливаются вертикально, с определенным радиальным шагом, двухголовочные анкеры, которые в радиальном направлении соединены в блоки расчетной длины, количество блоков в зоне
продавливания также определяется расчетом (источник информации: kodeks 32 - JORDAHL, Интернет - www.baumontek.ru).
Недостатком этой арматуры против продавливания перекрытий является то, что длина анкеров начинается со 180 мм, следовательно мы не можем их использовать в армировании перекрытий с распространенной толщиной в 160 мм. Минимальный диаметр анкеров равен 10 мм, что обусловлено требованиями технологии высадки головок у анкеров, а анкера установленные с соблюдением минимальных конструктивных установочных размеров, приводят к увеличению процента армирования плит в зоне продавливания и как следствие к усложнению бетонирования плит жесткими бетонными смесями. Применение в анкерах стали, с высоким расчетным сопротивлением ведет к не оправданному их удорожанию, т.к. при расчете узла на продавливание учитывается только часть от нагрузки, которую может воспринять материал из которого изготовлен анкер, что обусловлено ограничением их несущей способности расчетной процентной зависимостью от физико-механических свойств бетона.
Наиболее близким к предлагаемому является стыковое соединение безреберной плиты с колонной, в котором перекрытие включает жесткую арматуру, выполненную из прокатных металлических профилей, окруженных непосредственно за ее контурами арматурными каркасами, выполненными с вертикальными рабочими стержнями, расположенными дисперсно в зоне от одной до полутора толщин плиты (патент №307169, МПК Е04С 2/00, опубл. 21.06.71 г.).
Недостатком этого стыкового соединения является то, что анкеровка поперечной арматуры обеспечивается контактной сваркой с продольными стержнями каркаса, низкое качество которой, может привести к ослаблению расчетного сечения поперечной арматуры или уменьшению надежности ее анкеровки, зона дисперсно расположенной вертикальной арматуры равной от одной до полутора толщин плиты является недостаточной и минимальной шириной зоны расположения вертикальной арматуры должна быть величина в 1,5 рабочей высоты плиты, равной среднеарифметическому
значению рабочим высотам для продольной арматуры в направлениях осей Х и У, наличие в одном каркасе большого количества мерных стержней приводит к перерасходу арматуры при ее заготовке по длине в виде обрези, высокой трудоемкости изготовления каркасов. Арматурные каркасы не имеют пространственной фиксации и поэтому при бетонировании могут смещаться от проектного положения, что приведет к потере несущей способности.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности, а также снижении металлоемкости, трудоемкости и повышении универсальности узла соединения плит перекрытия с колоннами.
Для достижения этого технического результата в стыковом соединении колонны и плиты перекрытия, включающем продольную рабочую и поперечную арматуру плиты, поперечная арматура выполнена в виде набора установленных на расстоянии друг в друге замкнутых пространственных каркасов, каждый из которых состоит из плоского каркаса, выполненного из плоской пружины с фиксацией ее концов и закреплением необходимой конфигурации с помощью скоб, а плита со стороны противоположной колонне имеет утолщение высотой от 30 до 100 мм по всему периметру пространственных каркасов с границей по горизонтали не менее 1,5 толщины плиты от размера основания колонны. Кроме того, пространственные замкнутые каркасы могут быть выполнены кольцевыми, или квадратными со скругленными ребрами, или периферийный пространственный каркас может быть выполнен кольцевым, а внутренние пространственные каркасы квадратными со скругленными ребрами, а плоская пружина может быть выполнена в виде зубчатой рейки с острыми углами, или с прямыми углами, а противоположные концы плоских каркасов зафиксированы с помощью вязальной проволоки.
Выполнение поперечной арматуры в виде набора установленных на расстоянии друг в друге замкнутых пространственных каркасов, каждый из которых состоит из плоского каркаса, выполненного из плоской пружины с фиксацией ее концов и
закреплением необходимой конфигурации с помощью скоб, наличием у плиты со стороны противоположной колонне утолщения высотой от 30 до 100 мм по всему периметру пространственных каркасов с границей по горизонтали не менее 1,5 толщины плиты от периметра колонны, позволяет повысить надежность стыкового соединения, за счет увеличения толщины плиты в зоне продавливания, равномерного распределения и фиксации поперечной арматуры в рабочей зоне плиты как в радиальном направлении так и в окружном, а также надежной анкеровке поперечной арматуры в бетоне за счет наличия неразрезного единого стержня, в составе пространственного замкнутого каркаса в виде многократных его перегибов в поперечном направлении, что полностью исключает проскальзывание арматуры в бетоне.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - стыковое соединения колонны и плиты перекрытия с армированием против продавливания замкнутыми объемными каркасами, собранными из плоских пружин прямоугольной конфигурации, поперечный разрез;
на фиг.2 - стыковое соединения колонны и плиты перекрытия с армированием против продавливания замкнутыми объемными каркасами, собранными из плоских пружин треугольной конфигурации, поперечный разрез;
на фиг.3 - вид В фиг.1;
на фиг.4 - разрез А-А фиг.1;
на фиг.5 - плоские элементы пространственных замкнутых каркасов;
на фиг.6 - пространственные замкнутые каркасы;
Стыковое соединения колонны и плиты перекрытия с армированием против продавливания, (фиг.1, 2, 3, 4) включает плиту перекрытия 1, колонну 2, рабочую продольную арматуру плиты 3, поперечную арматуру против продавливания, в виде набора установленных друг в друге, пространственных замкнутых каркасов 4. Пространственный замкнутый каркас 4 (фиг.6) собирается из плоских каркасов в виде плоских пружин 5 (фиг.5), имеющих прямоугольную и треугольную конфигурацию, путем
фиксации их концов вязальной проволокой 6 (фиг.6) и оформлением необходимой конфигурации при помощи скоб 7 (фиг.5). Плита в зоне продавливания имеет местное утолщение 8 (фиг.1, 2), которое размещается в конструкции пола.
Стыковое соединение колонн 2 с перекрытием 1, включающее поперечную арматуру в зоне продавливания плиты в виде пространственных замкнутых каркасов 4 и местное утолщение плиты перекрытия 8 в зоне продавливания в габаритах конструкции пола здания. Замкнутые объемные каркасы 4 устанавливаются в зоне продавливания друг за другом в радиальном направлении (фиг.3, 4), это обеспечивает равномерное распределение поперечной арматуры 4 в рабочей зоне плиты как в радиальном направлении, так и в окружном, что повышает надежность узла и снижает его металлоемкость.
Пространственный замкнутый каркас 4 собирается из заготовки в виде плоского каркаса 5, имеющего вид плоской пружины, что также снижает его металлоемкость и трудоемкость. Витки данной плоской пружины 5 могут иметь различную конфигурацию, от треугольной до прямоугольной, а также промежуточную конфигурацию и различную величину шагов пружины. Выбор конфигурации витков и величина шагов плоской пружины определяется двумя факторами, расчетным количеством вертикальных стержней и величиной шага стержней верхней сетки продольной арматуры 3, которую замкнутый пространственный каркас 4 пересекает под прямым углом. При частом шаге стержней верхней сетки 3 предпочтительная конфигурация плоской пружины 5 - треугольная, при большом шаге - прямоугольная. Наличие неразрезного единого арматурного стержня 5, в виде ряда его перегибов в поперечном направлении обеспечивает надежную поперечную анкеровку данных перегибов в теле плиты 1 за пределами поверхности пирамиды продавливания и увеличивает надежность стыкового соединения. Для изготовления плоских пружин 5 пространственных каркасов 4 может использоваться проволочная арматурная сталь от горячекатаной до холоднотянутой, изделие 5 изготавливается из мерного проволочного стержня при наличии только одной операции по гнутью стержня,
что уменьшает трудоемкость и металлоемкость изделия. Данное изделие 5 может быть изготовлено в условиях любого арматурного цеха завода железобетонных изделий, а также в построечных условиях и применено практически в любом узле стыка колонны 2 с плитой перекрытия 1, в связи с чем предлагаемое решение является универсальным для узлов зданий работающих на продавливание. Радиально расположенные, друг в друге, объемные каркасы 4 фиксируются в пространственную корзинку с помощью монтажных скоб 7 и вязальной проволоки 6, что предотвращает их смещение при бетонировании относительно друг друга и относительно проектного положения в плите.
Местное утолщение плиты перекрытия 8 за пределами колонны 2 имеет габарит А, с размером равным, или более 1,5h, где h - толщина плиты перекрытия. Местное утолщение 8 повторяет конфигурацию колонны 2 в прямоугольном и круглом вариантах и находиться в зоне продавливания плиты перекрытия, в габаритах конструкции пола здания и имеет толщину от 30 до 100 мм. Наличие местного утолщения плиты 8 в зоне продавливания, которое не выходит за габариты конструкции пола, позволяет применять данное решение без увеличения толщины всей плиты 1, что ведет к экономии бетона при увеличении несущей способности плиты 1 на продавливание.
Монтаж поперечной арматуры при армировании плиты 1, в виде пространственных замкнутых каркасов 4, осуществляется либо до, либо после монтажа верхней арматурной сетки 3 продольной арматуры.
Таким образом предлагаемая конструкция стыкового узла соединения колонны и плиты перекрытия с армированием против продавливания позволяет увеличить надежность стыка на продавливание, снизить его металлоемкость и трудоемкость, является универсальным решением вне зависимости от толщины плиты, конфигурации колонны и конструкции стыка.
В настоящее время готовиться к внедрению, на предприятии ЖБИ г.Казани, сборный железобетонный каркас жилых зданий с использованием представленной конструкции армирования плиты перекрытия на продавливание.