БАЛКА СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО КАРКАСА ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к соединительным балкам, применяемым в конструкциях сборных железобетонных каркасов зданий и сооружений, преимущественно, для соединения Н-образных рамных элементов каркаса, и может быть использована при возведении многоэтажных зданий различного назначения.
Известен железобетонный ригель таврового сечения (Патент RU 131021 U1, МПК: Е04В 1/18, опубл. 10.08.2013), состоящий из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющий подрезки в торцах ригеля. Полки ригеля, на которые опираются плиты перекрытия, размещены снизу и высота их не превышает половины высоты плит перекрытия, а высота самого ригеля больше высоты плит перекрытия на толщину стяжки. В торцах ригеля имеются выпуски продольной рабочей арматуры как в верхней, так и в нижней зонах, на боковых гранях подрезки, как и на нижней грани, имеются закладные детали, а по всей длине ригеля на боковых поверхностях имеются шпонки круглого или прямоугольного сечения.
Однако известная конструкция не может обеспечить достаточной жесткости соединения ригеля с плитами перекрытий и Н-образными рамными элементами каркаса здания.
Известна также конструкция железобетонного ригеля (Патент RU 52887 U1, МПК: Е04С 3/20, опубл. 27.04.2006), которая включает нижнюю полку, продольную и поперечную арматуры ригеля и нижней полки. Поперечная арматура нижней полки выполнена в виде верхней и нижней поперечной арматуры, причем верхняя поперечная арматура нижней полки выполнена в виде прямых арматурных стержней, расположенных над нижней продольной арматурой железобетонного ригеля, а нижняя поперечная арматура нижней полки выполнена с отгибом и направлена вверх, при этом верхняя и нижняя поперечные арматуры нижней полки расположены с определенным шагом, а поперечная верхняя арматура нижней полки заведена в тело железобетонного ригеля за грань нижней полки. Поперечная арматура выполнена в виде хомутов трапециевидной формы, ригель содержит сквозные поперечные отверстия для пропуска связевых стержней, укладываемых в межплитные швы. Боковая поверхность ригеля выполнена со скосом, концевой участок ригеля содержит закладную деталь, позволяющую опирать его на колонну, на концевом участке содержатся вертикальные сквозные отверстия, предназначенные для пропуска анкерных арматурных стержней с колонны.
Недостатками данной конструкции являются невысокая несущая способность ригеля из-за наличия скосов на его боковой поверхности, а также повышенная трудоемкость устройства перекрытия из-за необходимости установки арматурных стержней в поперечные отверстия ригеля и заведения их в швы между плитами перекрытия.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является железобетонный ригель сборно-монолитного перекрытия (Патент RU 126722, МПК: Е04В 1/18, опубл. 10.04.2013), состоящий из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющий прямоугольное поперечное сечение. По всей длине верхней грани имеются петлевые выпуски поперечной арматуры с фиксированным шагом, а по торцам железобетонного ригеля имеются выпуски продольной рабочей арматуры и шпонки треугольного сечения по одной или по две с каждой стороны.
Недостатком известного технического решения является невысокая несущая способность ригеля при высокой металлоемкости.
Задачей полезной модели является создание железобетонной балки, обладающей высокой несущей способностью и позволяющей применять ее при строительстве каркасных зданий различного назначения, в том числе повышенной этажности, со сборным перекрытием и обеспечивающей при этом надежность перекрытия, снижение трудоемкости при изготовлении и монтаже, а также сокращение материалозатрат.
Техническим результатом является повышение надежности и прочности узлов сопряжения балки с элементами каркаса здания (Н-образные рамы, колонны, плиты перекрытий, стеновые панели), повышение эффективности строительства при снижении его себестоимости. Кроме того, использование безсварных способов соединения балок обеспечивает возможность проведения строительных работ при любых погодных условиях и низких температурах (ниже -30°C).
Поставленная задача решается тем, что балка сборного железобетонного каркаса здания выполнена в виде удлиненного бетонного тела прямоугольного поперечного сечения с арматурным каркасом, имеющего две опорные части, выполненные с возможностью стыковки балки с другими выступающими частями каркаса здания, и, расположенную между опорными, пролетную часть. При этом опорные части балки выполнены с высотой, меньшей высоты пролетной части и с расположением их верхних граней в одной плоскости с верхней гранью пролетной части. Пролетная часть балки снабжена двумя сквозными выемками для замоноличивания соединений балки с выступающими частями каркаса здания, при этом выемки расположены вблизи опорных частей и выходят на торцы пролетной части балки под ее опорными частями. Балка снабжена петлеобразными проушинами, выступающими над ее верхней гранью, концы которых связаны с арматурным каркасом балки и замоноличены в ее бетонном теле. Количество проушин выбрано не менее шести, при этом, по крайней мере, по одной проушине расположено в опорных частях балки, а остальные проушины расположены в пролетной части балки.
Пролетная часть балки снабжена отверстиями, расположенными на ее верхней грани и предназначенными для крепления ребристых плит перекрытия.
Опорные части балки снабжены сквозными отверстиями для крепления балки к выступающим частями каркаса здания.
Проушина опорной части балки расположена с возможностью размещения выступающей части одного ребра жесткости плиты перекрытия - между ней и торцом опорной части балки, а проушины пролетной части балки расположены с возможностью размещения между ними остальных выступающих частей ребер жесткости плит перекрытия.
Петлеобразные проушины выполнены высотой, обеспечивающей при установке плиты перекрытия образование зазора для пропуска арматуры сквозь петлеобразные проушины над выступающими частями ребер жесткости плиты.
Петлеобразные проушины выполнены высотой, не превышающей высоты плиты перекрытия.
Отверстия в пролетной части балки могут быть снабжены гильзами для крепления в них металлических штырей с винтовой нарезкой.
Количество отверстий в пролетной части балки может быть выбрано равным трем, а количество отверстий в каждой опорной части может быть выбрано равным двум.
Петлеобразные проушины расположены параллельно друг другу в поперечных вертикальных плоскостях балки.
Количество петлеобразных проушин может быть выбрано равным шестнадцати, при этом в опорных частях балки может быть расположено по две проушины, а в пролетной части - остальные проушины, которые сгруппированы по три с расположением групп проушин вблизи опорных частей балки с возможностью размещения между группами выступающих частей ребер жесткости плиты перекрытия.
Выемка может иметь прямоугольную или трапециевидную форму в поперечном или продольном вертикальном сечениях балки в месте расположения выемки, и прямоугольную форму в продольном горизонтальном сечении балки.
Балка может быть выполнена длиной от 1800 до 6000 мм.
Опорные части балки могут иметь длину 250 мм, высоту 250 мм и ширину 300 мм, а выемка может иметь глубину 440 мм и размеры в продольном горизонтальном сечении балки в месте расположения выемки от 110×150 мм - в области дна выемки, до 120×180 мм - в области верхней грани балки, с допустимой величиной отклонения от указанных параметров до 15%.
Балка может быть снабжена строповочными приспособлениями, расположенными на ее верхней грани.
Полезная модель поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлен общий вид балки (без соединительных элементов), на Фиг. 2 - общий вид Н-образного рамного элемента каркаса здания, на Фиг. 3 - продольный разрез балки, на Фиг. 4 - балка, вид сверху, на Фиг. 5 - поперечный разрез балки в области выемки, на Фиг. 6 - вид с торца балки, на Фиг. 7 - узел соединения балки с плитой перекрытия и наружными стеновыми панелями, на Фиг. 8 - узел соединения балки с колонной и плитой перекрытия.
Позициями на чертежах обозначены: 1 - балка, 2 - пролетная часть балки, 3 - опорная часть балки, 4 - ригель Н-образного рамного элемента, 5 - торец пролетной части балки, 6 - торец опорной части балки, 7 - нижняя грань опорной части балки, 8 - нижняя грань пролетной части балки, 9 - консоль для балки, 10 - колонна Н-образного рамного элемента, 11 - отверстие для анкерного крепления плит перекрытий, 12 - отверстие для крепления балки к консоли Н-образного элемента, 13 - петлеобразная проушина балки, 14 - плита перекрытия, 15 - выступающая часть ребра жесткости плиты перекрытия, 16 - доборный стержень, 17 - муфта, 18 - выемка, 19 - строповочное приспособление, 20 - петлеобразная проушина плиты перекрытия, 21 - штырь для крепления плиты перекрытия к балке, 22 - гильза, 23 - гайка с шайбой, 24 - Г-образный арматурный стержень, 25 - штырь для крепления балки к консоли.
Заявляемое техническое решение представляет собой железобетонную балку 1, предназначенную, например, для соединения Н-образных рамных элементов сборного каркаса здания между собой. Балка выполнена в виде удлиненного бетонного тела прямоугольного поперечного сечения длиной от 1800 до 6000 мм с арматурным каркасом, включающим продольную арматуру, связанную поперечными хомутами. Балка имеет пролетную (основную) 2 и две опорные части 3 (Фиг. 1), расположенные по краям пролетной части и имеющие более плотное насыщение арматурой (Фиг. 2). Опорные части 3 предназначены для стыковки балки с другими выступающими частями каркаса здания и выполнены в виде выступающих за торцы 5 пролетной части балки ее концевых участков. Опорные части 3 выполнены высотой h1, меньше высоты h2 пролетной части 2, при этом торцы 6 опорной части, нижние грани 7 опорной части, торцы 5 пролетной части и нижняя грань 8 пролетной части образуют профиль ступенчатой формы. В частном варианте исполнения, опорные части 3 балки могут иметь длину l=250 мм, высоту h1=250 мм и ширину w=300 мм (Фиг. 1).
Пролетная часть 2 балки может быть выполнена с поперечным сечением, совпадающим с поперечным сечением ригеля 4 в Н-образном рамном элементе, а опорные части 3 балки могут быть установлены, например, на консоли (консольные выступы) 9 колонны 10 Н-образного рамного элемента (Фиг. 2) и выполнены формой, обеспечивающей расположение нижней грани балки 1 в одной плоскости с нижней гранью консоли 9 и ригеля 4, а верхней грани балки 1 - в одной плоскости с верхней гранью ригеля 4. Балка 1 также снабжена отверстиями, выполненными в ее верхней грани и расположенными по длине балки. При этом в пролетной части 2 балки может быть выполнено, по крайней мере, одно отверстие 11, служащее для крепления к ней плиты перекрытия и/или наружных ограждающих конструкций (например, стеновых панелей), а в каждой опорной (выступающей) части 3 балки может быть выполнено, по крайней мере, два сквозных отверстия 12, служащих для крепления балки к выступающим частям каркаса здания (например, к консоли 5 колонны Н-образного рамного элемента). Например, балка длиной 6 м, может быть снабжена тремя отверстиями 11, расположенными на равноудаленном расстоянии друг от друга вдоль пролетной части со смещением к длинному краю балки, и четырьмя отверстиями 12, расположенными по два в середине каждой опорной части, вдоль ее торца 6 (Фиг. 4).
Балка 1 также снабжена расположенными в опорных частях 3 и в пролетной части 2 вблизи опорных частей (приопорной части) соединительными элементами - петлеобразными проушинами 13, выступающими из верхней грани балки и представляющими собой конструктивное армирование при замоноличивании стыков после соединения стыкуемых элементов конструкции (например, балки, колонн Н-образной рамы, плит перекрытия, наружных панелей). Петлеобразные проушины 13 связаны с арматурным каркасом балки, а их концы замоноличены в ее теле. Петлеобразные проушины расположены на одной оси, в плоскостях, параллельных торцам пролетной и опорных частей балки. Количество проушин 13 и расстояние между ними определяется из расчетных нагрузок, при этом расположение проушин должно обеспечивать размещение между ними выступающих частей ребер жесткости плит перекрытия, устанавливаемых на балку. Например, балка длиной 6 м может быть снабжена шестнадцатью проушинами, при этом по две проушины расположены в опорных частях 3 балки, и по шесть проушин - с противоположных сторон пролетной части балки 2 (вблизи опорных частей). Проушины 13 вблизи опорных частей балки сгруппированы по три (расположены группами), таким образом, что при стыковки ребристой плиты 14 с балкой 1 и колонной 10 одна из выступающих частей 15 ребер жесткости плиты оказывается расположенной между этими двумя группами проушин (между третьей и четвертой проушинами, считая от центра балки), а другая - между крайней петлеобразной проушиной (ближайшей к торцу опорной части) и колонной (Фиг. 8). Проушины 13 выполнены высотой h3 (Фиг. 5), превышающей высоту выступающих частей 15 ребер жесткости плиты на величину, достаточную для пропуска через проушины доборного арматурного стержня 16 над выступающими частями 15 ребер жесткости. Доборный стержень 16 может быть выполнен с винтовой нарезкой и закреплен в колонне 10 посредством муфты 17, например, типа Lenton или Peikko. При этом проушины 13 выполнены с высотой h3, меньшей высоты плиты перекрытия на величину, равную толщине защитного бетонного слоя (как правило, 10-30 мм), образующегося при замоноличивании стыка плиты с балкой.
Балка 1 снабжена двумя глубокими выемками 18, расположенными в пролетной части 2 балки на границах с опорными частями 3, и предназначенными для замоноличивания стыков балки с элементами каркаса здания. Выемка 18 может быть выполнена, например, с прямоугольной или трапециевидной формой в поперечном сечении балки в месте расположения выемки, а также с прямоугольной или трапециевидной формой в продольном вертикальном сечении балки (разрез А-А на Фиг. 6) в месте расположения выемки, и прямоугольной формой в продольном горизонтальном сечении балки (разрез В-В на Фиг. 6). При этом каждая выемка 18 выполнена сквозной, проходящей в теле бетона балки от верхней грани пролетной части 2 балки до торца 5 пролетной части, расположенного под опорной частью 3. Глубина выемки может составлять, например, 440 мм, а размеры выемки в продольном горизонтальном сечении балки (в месте расположения выемки) могут изменяться от 110×150 мм - в области дна, до 120×180 мм - в области верхней грани балки. Данные параметры выемки обеспечивают однородное заполнение раствором и надежное замоноличивание узла соединения балки с колонной Н-образной рамной конструкции и плитой перекрытия.
Балка 1 снабжена строповочными приспособлениями 19, например, выполненными в виде строповочных петель из арматурных стержней, утопленных в бетоне балки. Строповочные приспособления также могут иметь оригинальную конструкцию, например, могут быть выполнены в виде анкерной системы Halfen Deha Spherical-Head Lifting.
Крепление плиты перекрытия 14 к балке 1 может быть осуществлено, например, через стальные петлеобразные проушины 20, выступающие из нижней части плиты перекрытия. Через каждую проушину 20 пропускают штырь 21 с резьбовой нарезкой, который закрепляют в гильзе 22, расположенной в верхней части балки 1 в отверстии 11. На штырь 21 накручивают гайку с шайбой 23 (Фиг. 7). Кроме того, плиту перекрытия дополнительно крепят к балке посредством, по крайней мере, одного доборного стержня 16 с винтовой нарезкой на конце. Данный стержень пропускают через проушины 13 балки 1 над выступающими частями 15 ребер жесткости плиты перекрытия 14 и фиксируют в муфте 17, замоноличенной в теле колонны 10 и соединенной с Г-образным арматурным стержнем 24 (Фиг. 8).
Крепление балки 1 к консоли 9 колонны 10 каркаса здания осуществляют с помощью штырей 25, которые пропускают через отверстия 12 в опорной части 3 балки и закрепляют в консоли, а противоположные концы штырей 25 фиксируют с помощью гаек. Крепление наружных панелей к балке может быть осуществлено, например, с помощью стального профиля Halfen Powerclick.
Изготовление балок осуществляют известными способами в опалубочной форме без применения конвейерных установок, например, с использованием кассетной опалубки.
Осуществление соединения Н-образной рамы с балкой механическим способом позволяет обеспечить точную регулировку и компенсацию проседания этажей на стадии сборки. Точный расчет проседания одного этажа позволяет учитывать итоговое проседание.
Использование соединительных балок для сборных железобетонных конструкций, монтаж которых осуществляется по соответствующим схемам, позволяет создавать здания различного назначения с различными архитектурно-планировочными решениями.