ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ СБОРНО-МОНОЛИТНЫЙ КАРКАС ЗДАНИЯ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к сборно-монолитным каркасам, и может быть использована при возведении многоэтажных жилых и общественных зданий.
Известен сборно-монолитный каркас здания, включающий колонны, монолитные железобетонные несущие и связевые ригели, сборные многопустотные плиты перекрытия, опертые посредством выпусков нижней рабочей арматуры и бетонных шпонок на монолитные железобетонные несущие ригели. Причем монолитные связевые и несущие ригели объединены в плоскости перекрытия в узлах соединения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены многопустотные плиты (см. Мордич А.И. и др. Новая универсальная каркасная система многоэтажный зданий // Бетон и железобетон, 1999, №1, с.2).
Недостатком данного каркаса является низкая надежность сборно-монолитного каркаса, из-за малой несущей способности перекрытия вследствие недостаточной прочности опорного стыка сборных многопустотных плит для восприятия опорного момента и поперечной силы, в результате отсутствия рабочего и поперечного армирования в их опорных зонах.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является железобетонный сборно-монолитный каркас здания, включающий колонны, жестко сопряженные с монолитными ригелями, на которые посредством бетонных шпонок оперты многопустотные плиты. Причем плиты имеют петлевидные выпуски рабочей арматуры и пазы в каждой надпустотной части по ее торцам (см. патент РФ №41752, Е04В 1/18).
Недостатком данного каркаса является низкая несущая способность железобетонного сборно-монолитного перекрытия в результате его недостаточной прочности для восприятия опорного момента и поперечной силы в опорном узле сборной многопустотной плиты из-за уменьшения площади ее опирания на шпонку и отсутствия в ее опорной зоне рабочего и поперечного армирования, в результате чего надежность железобетонного сборно-монолитного каркаса снижается.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении надежности железобетонного сборно-монолитного каркаса.
Поставленная задача решается тем, что в известном каркасе, включающем колонны, жестко соединенные с монолитными ригелями, на которые посредством бетонных шпонок оперты сборные многопустотные плиты, согласно изменению, многопустотные плиты снабжены каркасами, которые расположены в их опорных зонах и выполнены с выпусками продольной арматуры, жестко закрепленными в каждом монолитном ригеле, при этом ширина каждого монолитного ригеля определяется по формуле:
,
р
где: b - ширина ригеля, м;
k
b - ширина колонны, м;
р
В- шаг ригеля, м;
М - предельный момент, воспринимаемый поперечным сечением монолитного ригеля с учетом распора от колонн, тм;
q - погонная расчетная нагрузка на перекрытие, т/м.
Технический результат заключается в увеличении несущей способности перекрытия.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображен заявляемый каркас в изометрии;
- на фиг.2 поперечное сечение по ригелю, узел 1 на фиг.1;
- на фиг.3 сечение А-А на фиг.2;
- на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.2;
- на фиг.5 сечение В-В на фиг.2.
Железобетонный сборно-монолитный каркас здания включает колонны 1 (фиг.1), жестко соединенные с монолитными ригелями 2, на которые посредством бетонных шпонок 3 (фиг.2-фиг.5) оперты сборные многопустотные плиты 4. Монолитные ригели 2 армируются пространственными каркасами 5 (фиг.2-фиг.3), с заделкой рабочей арматуры за колонну 1. Сборные многопустотные плиты перекрытий 4 выполнены с выпусками 6 продольной арматуры каркасов 7 (фиг.2), расположенных в опорной зоне сборной многопустотной плиты 4 и заделанными в тело монолитного ригеля 2. Причем величину выпусков 6 выбирают в пределах (20-25)d, где d - диаметр выпуска, мм; что согласно требованиям нормативных документов соответствует жесткой заделке. Сборные многопустотные плиты 4 выполняют с предварительным напряжением без изменения рабочего армирования 8 (фиг.3). Бетонные вкладыши 9 (фиг.2), задающие длину шпонок 3, устанавливают в заводских условиях. Монолитные ригели 2 выполняют на ширину, превышающую ширину колонны 1. Причем ширина монолитного ригеля 2 (фиг.4) вычисляется по формуле:
,
p
где: b- ширина ригеля, м;
k
b- ширина колонны, м;
p
B- шаг монолитного ригеля, м;
М - предельный момент, воспринимаемый поперечным сечением монолитного ригеля с учетом распора от колонн, Нм;
q - погонная расчетная нагрузка на перекрытие, Н/м.
Железобетонный сборно-монолитный каркас здания под нагрузкой работает как единая пространственная конструктивная система. Вертикальную рабочую нагрузку на каждом этаже воспринимает и перераспределяет на колонны 1 перекрытие, представляющее собой балочную систему и включающее сборные многопустотные плиты 4 с монолитными ригелями 2. При этом усилие с каждой сборной многопустотной плиты 4 передается на монолитные ригели 2.
Благодаря закреплению в монолитном ригеле 2 выпусков 6 продольной арматуры каркасов 7 сборных многопустотных плит 4 и заделки рабочей арматуры монолитных ригелей 5 за колонну 1 создается система, работающая в двух взаимно перпендикулярных направлениях, а именно: в плоскости работы монолитного ригеля 2 и плоскости работы сборной многопустотной плиты 4. При действии вертикальной нагрузки в опорных зонах сборных многопустотных плит 4 и монолитных ригелей 2 возникают отрицательные моменты, которые уменьшают значение пролетных моментов в сборных многопустотных плитах, что приводит к снижению напряжения в их сечениях и увеличению несущей способности перекрытия. Для восприятия отрицательного момента, возникающего в торцах сборных многопустотных плит 4, при загружении перекрытия вертикальной нагрузкой, они снабжены каркасами 7, имеющими выпуски 6 верхней продольной арматуры, при этом поперечное усилие воспринимается поперечной арматурой каркасов 7, что обеспечивает прочность верхней полки сборной многопустотной плиты 2 на отрыв.
Кроме того ширину каждого монолитного ригеля 2 выполняют на величину, вычисляемую аналитически, исходя из эпюры моментов в монолитном ригеле 2 и жестко связанной с ним сборной многопустотной плите 4, таким образом, чтобы момент в опорной зоне сборной многопустотной плиты 4 принимал минимальное значение и не превышал предельно допустимый момент, который может воспринять продольная арматура ее каркасов 7. Для этого ширину монолитного ригеля определяют по формуле:
,
p
где: b - ширина монолитного ригеля 2, м;
k
b - ширина колонны 1, м;
p
B - шаг монолитного ригеля 2, м;
М - предельный момент, воспринимаемый поперечным сечением монолитного ригеля 2 с учетом распора от колонн 1, тм;
q - погонная расчетная нагрузка на перекрытие, т/м.
Отрицательный момент, возникающий в монолитном ригеле 2 при его работе в плоскости сборной многопустотной плиты 4, воспринимается горизонтальной поперечной арматурой пространственных каркасов 5, и определяется как предельно допустимый момент, который может воспринять поперечное сечение монолитного ригеля 2, при этом в опорной зоне монолитного ригеля 2 дополнительно учитывается распор от поддерживающих его колонн 1 и колонн вышележащего этажа.
Благодаря тому, что ширину монолитного ригеля 2 определяют по зависимости, он включается в работу на изгиб в плоскости работы сборной многопустотной плиты 4. В результате чего, момент, воспринимаемый сборной многопустотной плитой 4, уменьшается, что приводит к снижению напряжения в стыке сборной многопустотной плиты 4 с монолитным ригелем 2, что в итоге вдет к увеличению несущей способности перекрытия.
Таким образом, заявляемый железобетонный сборно-монолитный каркас, по сравнению с прототипом, позволяет повысить его надежность на 10-20% за счет увеличения несущей способности перекрытия, вследствие снижения напряжения в сечениях пролетных конструкций и в стыке сборной многопустотной плиты 4 с монолитным ригелем 2. Это достигается за счет снижения и перераспределения усилий между элементами каркаса, а именно уменьшения пролетных моментов в сборных многопустотных плитах 4 и в монолитных ригелях 2, а также увеличения прочности и надежности стыка сборной многопустотной плиты 4 и монолитного ригеля 2 на восприятие опорного момента и поперечной силы.
Монтаж конструкций железобетонного сборно-монолитного каркаса осуществляется следующим образом. После монтажа, выверки и закрепления колонн 1 этажа, выставляется опалубка в качестве опоры для сборных многопустотных плит 4 и бетонирования монолитных ригелей 2, после чего сборные многопустотные плиты укладывают в проектное положение. В опалубку, образованную съемной нижней палубой и торцами сборных многопустотных плит 4, соответствующую геометрическим размерам монолитных ригелей 2, устанавливают пространственные каркасы 5 монолитных ригелей 2 и заводят их за колонны 1 в каждом пролете. После этого производится бетонирование монолитных ригелей 2 с одновременным образованием бетонных шпонок 3. Монолитные работы совмещают с замоноличиванием межплитных швов сборных многопустотных плит 4. После набора бетоном требуемой прочности производится частичный демонтаж опалубки и выставление опалубки следующего этажа, после чего процесс повторяется. Благодаря тому, что каркасы 7 выполняются в заводских условиях одновременно с бетонированием сборной многопустотной плиты 4, во время монтажа заявляемого каркаса не требуется дополнительного армирования стыка сборной многопустотной плиты 4 с монолитным ригелем 2, что уменьшает время и трудозатраты на его возведение.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет повысить надежность железобетонного сборно-монолитного каркаса.