КАРКАС ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель относится к области строительства и может быть использована при возведении любых зданий и сооружений в любых районах, в том числе в сейсмических районах. Также настоящая полезная модель может быть использована при восстановлении и реконструкции различных зданий.
Из патента РФ на полезную модель №96143 известен 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, и примоноличенной верхней частью в виде монолитного железобетонного пояса, нижняя часть которого размещена в лотке, а верхняя - между торцами плит.
Сборка каркаса задний и сооружений производится следующим образом. Сначала вертикально устанавливаются железобетонные колонны. После монтажа колонн нижние части ригелей устанавливают на монтажные столики на уровне сквозных проемов в колоннах. Под нижние части ригелей подводят монтажные стойки. На верхние нижних частей ригелей укладывают плиты перекрытий. Во внутреннее пространство, образованное нижней частью ригеля и торцами плит перекрытий, устанавливают арматуру. Затем производится укладка бетона.
После набора монолитным бетоном необходимой прочности производят демонтаж стоек и столиков и ригель включается в работу каркаса здания, как цельная предварительно напряженная неразрезная балка жестко сопряженная с колоннами.
Для увеличения прочности каркаса на этапе установки арматуры во внутреннее пространство, образованное нижней частью ригеля и торцами плит перекрытий, устанавливаются стержни. При этом стержни устанавливаются внутри колонн и с одной стороны заходят на внутреннее пространство одного ригеля, а с другой - во внутреннее пространство другого ригеля.
Колонна, ригели и плита перекрытия в месте своего соединения образуют стыковочный узел.
При этом согласно известному техническому решению соединение обеспечивается монолитным бетоном, уложенным во внутреннее пространство, образованное нижней частью ригеля.
Монолитный бетон в стыковочном узле, согласно известной конструкции, принимает на себя вертикальные и горизонтальные нагрузки всего здания.
Следует отметить, что колонны, ригели и плиты перекрытий изготавливаются заранее в заводских условиях. В тоже время монолитный пояс формируется на строительной площадке. Качество железобетонных элементов, изготовленных в заводских условиях обычно выше качества элементов изготовленных на строительной площадке.
При формировании монолитного пояса, для обеспечения требуемого качества монолитного пояса, требуются большие трудозатраты.
Таким образом, к недостаткам указанного выше технического решения является большой объем монолитных работ, производимых на строительной площадке, а также высокие требования к качеству монолитного пояса и, соответственно, к качеству проводимых на строительной площадке монолитных работ, из-за высоких нагрузок на монолитный пояс в стыковочных узлах каркаса здания.
Также следует отметить, что в общий производственный цикл здания или сооружения входит производство элементов каркаса здания или сооружения в заводских условиях.
В соответствии с известным техническим решением все элементы каркаса, за исключением железобетонных колонн, могут быть выполнены способом безопалубочного формования.
Однако железобетонные колонны могут быть произведены только на стендах в форме, поскольку данные колонны имеют проемы в уровне перекрытий. Данные проемы заполняются бетоном, как это указывалось выше, при формировании монолитного пояса, что обеспечивает создание цельного каркаса.
Такие колонны невозможно произвести способом безопалубочного формования, так как при безопалубочном формовании не возможно выполнение выступов, консолей, закладных деталей, косвенной и поперечной арматуры и, следовательно, не возможно формирование проемов.
Однако способ безопалубочного формования железобетонных изделий превосходит по эффективности способ производства железобетонных изделий на стендах в форме. Способ безопалубочного формования требует меньших трудозатрат на единицу продукции и обеспечивает производство большего объема продукции на единицу производственной площади, чем при производстве железобетонных изделий на стендах в форме.
Таким образом, еще одним недостатком указанного выше технического решения является высокая трудоемкость и низкая эффективность при производстве колонн.
Задачей, положенной в основу настоящей полезной модели, является снижение объема и сложности монолитных работ при сборке каркаса зданий и сооружений, повышение надежности стыковочного узла каркаса зданий и сооружений, а также снижение трудозатрат и повышение эффективности производства колонн.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается с помощью каркаса зданий и сооружений, содержащего колонны, ригели и плиты перекрытия, установленные на ригелях, при этом колонны выполнены с по меньшей мере одним внутренним каналом, расположенным вдоль колонны, ригели выполнены, с по меньшей мере, одним отверстием на, по меньшей мере, одном конце, ригели установлены на торце колонны, при этом, по меньшей мере, один внутренний канал колонны, и, по меньшей мере, одно отверстие ригелей выполнены с обеспечением образования одного сквозного отверстия, в котором размещен стержень.
Дополнительно каркас зданий и сооружений может содержать закладную деталь, состоящую из площадки и проходящего через нее по меньшей мере одного стержня, предназначенного для размещения в сквозном отверстии, образованном по меньшей мере одним внутренним каналом колонны, и, по меньшей мере, одним отверстием ригеля.
Также закладная деталь может содержать два стержня.
Кроме того, колонна может содержать два внутренних канала.
Плиты перекрытия могут быть выполнены монолитными.
Кроме того на, по меньшей мере, одном стержне, выступающим из ригеля выше плиты перекрытия может быть установлена другая колонна с, по меньшей мере, одним внутренним каналом.
Также задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается с помощью сборочного узла каркаса зданий и сооружений, содержащего, по меньшей мере, одну колонну и, по меньшей мере, один ригель, при этом колонна выполнена с, по меньшей мере, одним внутренним каналом, расположенным вдоль колонны, ригель выполнен с, по меньшей мере, одним отверстием на, по меньшей мере, одном конце, ригель установлен на торце колонны, при этом, по меньшей мере, один внутренний канал колонны, и, по меньшей мере, одно отверстие ригелей выполнены с обеспечением образования одного сквозного отверстия, в котором размещен стержень.
Дополнительно сборочный узел каркаса зданий и сооружений может содержать закладную деталь, состоящую из площадки и проходящей через нее по меньшей мере одного стержня, предназначенного для размещения в сквозном отверстии, образованном по меньшей мере одним внутренним каналом колонны, и, по меньшей мере, одним отверстием ригеля.
При этом закладная деталь может содержать два стержня.
Согласно одному варианту выполнения полезной модели на колонну установлено два ригеля с, по меньшей мере, одним отверстием на, по меньшей мере, одном конце, при этом каждый из ригелей установлен на колонне таким образом, что один из стержней закладной детали проходит через отверстие в одном ригеле, а другой стержень закладной детали через отверстие в другом ригеле.
Кроме того, по меньшей мере, одном ригеле устанавливается, по меньшей мере, одна плита перекрытия.
Также плита перекрытия может быть выполнена монолитной.
Дополнительно на плите перекрытия установлена другая колонна, имеющая, по меньшей мере, один внутренний канал, расположенный вдоль колонны, при этом, по меньшей мере, один стержень, выступающий из ригеля выше плиты перекрытия установлен в, по меньшей мере, одном внутреннем канале другой колонны.
Согласно другому варианту выполнения полезной модели на, по меньшей мере, одном ригеле установлена, по меньшей мере, одна плита перекрытия и другая колонна, имеющая, по меньшей мере, один внутренний канал, расположенный вдоль колонны, при этом, по меньшей мере, один стержень, выступающий из ригеля, установлен в, по меньшей мере, одном внутреннем канале другой колонны, при этом плита перекрытия имеет вырез, обеспечивающий размещение другой колонны на ригеле.
Плита перекрытия может быть выполнена монолитной.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается с помощью колонны, используемой при строительстве зданий и сооружений и имеющей, по меньшей мере, один внутренний канал, расположенный вдоль колонны, и выполненной способом безопалубочного формования.
Также задача, положенная в основу настоящей полезной модели, решается с помощью ригеля, используемого при строительстве зданий и сооружений и имеющего, по меньшей мере, одно отверстие на, по меньшей мере, одном конце.
Далее приведено подробное описание вариантов наилучшего осуществления полезной модели со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает общий вид стыковочного узла каркаса зданий и сооружений и его сборочный чертеж;
фиг.2 - колонна с одним внутренним каналом в разрезе;
фиг.3 - колонна с двумя внутренними каналами в разрезе;
фиг.4 - закладная деталь;
фиг.5 - стыковочный узел в разрезе;
фиг.6 - общий вид стыковочного узла каркаса зданий и сооружений, согласно второму варианту осуществления, и его сборочный чертеж;
фиг.7 - стыковочный узел, согласно второму варианту осуществления полезной модели, в разрезе.
В правой части фиг.1 показан общий вид стыковочного узла каркаса зданий и сооружений.
В левой части фиг.1 показан сборочный чертеж такого узла.
Как показано на фиг.1 каркас зданий и сооружений содержит колонны 1, ригели 2 и плиты 3 перекрытий.
Длинна колонны 1 равна высоте одного этажа здания. То есть одна колонна 1 используется для формирования одного этажа каркаса.
Сверху на колонну 1 устанавливаются ригели 2.
Согласно первому варианту осуществления, на ригели укладываются плиты 3 перекрытий.
На плиты 3 перекрытий над колонной 1 устанавливается новая колонна для формирования следующего этажа здания.
Как показано на фиг.2 колонна имеет внутренний канал 4, расположенный по длине колонны 1.
Как показано на фиг.3, колонна 1 может быть выполнена с двумя внутренними каналами 4. При этом размер и форма канала 4 выбираются с обеспечением той же функциональной нагрузки, что и при наличии одного внутреннего канала 4.
Дополнительно каркас зданий и сооружений содержит закладную деталь 5 (фиг.4).
Закладная деталь 5 состоит из площадки 6 и двух стержней 7, проходящих сквозь площадку 6.
Предпочтительно форма площадки 6 соответствует форме торца колонны 1.
Расположение стержней 7 соответствует расположению внутреннего канала 4 колонны 1 или внутренних каналов 4 колонны 1 с двумя внутренними каналами.
Закладная деталь 5 устанавливается на торец колонны 1, таким образом, что площадка 6 накрывает торец колонны 1. При этом стержни 7 размещаются внутри канала или каналов 4.
Ригели имеют отверстия, выполненные на их концах. При этом расположение отверстий соответствует расположению стержней 7 закладной детали.
Сборка каркаса осуществляется следующим образом.
Сначала устанавливаются колонны 1.
Внутренний канал 4 колонн 1 наполняют бетонной смесью.
На торцах колонн 1 размещаются закладные детали 5. При этом стержни 7 размещаются внутри канала 4.
После чего на колонны 1 устанавливаются ригели 2, а именно, каждый из стержней 7 закладной детали продевается через соответствующее отверстие одного ригеля 2.
Далее на ригели 2 устанавливаются плиты 3 перекрытий.
После установки плит 3 перекрытий во внутреннюю полость (лоток) ригеля 3 может быть помещена арматура, вокруг ригелей 2 и колонн 1, где необходимо, устанавливают опалубку и заливают бетонной смесью. Таким образом осуществляют формирование бетонного пояса.
Бетонный пояс может формироваться любым, известным из уровня техники, способом.
После застывания бетона и, соответственно, формирования монолитного бетонного пояса, все детали будут прочно связаны между собой.
После застывания бетона, на выступающие из монолитного пояса стержни 7 (выпуск стержней) закладной детали 5 устанавливают колонну 1 следующего этажа.
После установки колонн 1 следующего этажа, указанные действия повторяют для формирования следующего этажа.
Перед установкой колонны 1 следующего этажа, внутренний канал 4 этой колонны может быть наполнен бетонной смесью для обеспечения прочности соединения.
Также бетонная смесь может быть размещена внутри каналов 4 и после установки колонны 1 с верхнего торца, так как каналы выполнены сквозными.
На фиг.5 показан вид стыковочного узла в разрезе, согласно первому варианту выполнения полезной модели, с сформированным монолитным поясом.
Как показано на фиг.6, второй вариант осуществления аналогичен первому варианту и содержит те же элементы.
Однако плиты 3 перекрытий имеют вырез 8. Форма и размер выреза 8 соответствует форме и размеру колонны 1.
Вырезы 8 выполняются, по меньшей мере, у плит 3 перекрытий, примыкающих к колоннам 1.
Вырезы 8 обеспечивают размещение колонны 1 следующего этажа на ригелях 2.
Сборка второго варианта выполнения каркаса осуществляется следующим образом.
Сначала устанавливаются колонны 1.
Внутренний канал 4 колонны 1 наполняют бетонной смесью.
На торцах колонн 1 размещаются закладные детали 5. При этом стержни 7 размещаются внутри канала 4.
После чего на колонны 1 устанавливаются ригели 2, а именно, каждый из стержней 7 закладной детали продевается через соответствующее отверстие одного ригеля 2.
Далее на ригели 2 устанавливаются плиты 3 перекрытий.
Также на выступающие стержни 7 (выпуск стержней) закладной детали 5 устанавливают колонну 1 следующего этажа.
После установки плит 3 перекрытий во внутреннюю полость (лоток) ригеля 3 может быть помещена арматура, вокруг ригелей 2 и колонн 1, где необходимо, устанавливают опалубку и заливают бетонной смесью. Таким образом осуществляют формирование бетонного пояса.
Бетонный пояс может формироваться любым, известным из уровня техники, способом.
После застывания бетона и, соответственно, формирования монолитного бетонного пояса, все детали будут прочно связаны между собой.
Далее указанные действия повторяют для формирования следующего этажа.
На фиг.7 показан вид стыковочного узла в разрезе, согласно второму варианту выполнения полезной модели, с сформированным монолитным поясом.
Выше описаны способы сборки каркаса зданий и сооружений с использованием колонны 1 с одним внутренним каналом. Однако, возможно использование колонны 1 с двумя внутренними каналами. В таком случае каждый из стержней 7 закладной детали 5 размещается в одном из каналов 4 колонны 1.
Дополнительно, в любом из вариантов выполнения полезной модели могут быть использованы скобы 9.
Скобы 9 имеют изогнутую форму и одним своим концом устанавливаются во внутренние полости плит 3 перекрытий, а другой конец размещается во внутренней полости (лотке) ригеля 3.
Использование скоб 9 повышает прочность конструкции. Скобы 9 могут использоваться, как совместно с арматурой, размещаемой во внутренней полости (лотке) ригеля 3, так и без нее.
Также в площадке 6 закладной детали 5 может быть выполнено отверстие 10.
Предпочтительно размер и форма отверстия 10 соответствует каналу или каналам 4. В данном случае наполнение канала или каналов 4 бетоном может быть выполнено после установки закладной детали 5 на торец колонны 1.
Для увеличения прочности каркаса, согласно любому варианту осуществления полезной модели, на этапе установки арматуры во внутреннее пространство ригелей, могут быть установлены стержни. При этом стержни с одной стороны заходят на внутреннее пространство одного ригеля, а с другой - во внутреннее пространство другого ригеля.
В случае применения монолитных плит перекрытий, вместо укладки плит 3 перекрытий на ригели 2 устанавливают опалубку для формирования монолитных плит перекрытий. Армирование монолитных плит перекрытий и их бетонирование осуществляют одновременно с бетонированием монолитного пояса. В данном случае, монолитный железобетонный пояс и монолитные плиты перекрытий будут представлять собой единое целое.
Каркас зданий и сооружений, согласно настоящей полезной модели, сконструирован таким образом, что горизонтальные и вертикальные нагрузки здания не распределяются на монолитный пояс в районе стыковочных узлов здания, а на сами элементы каркаса, которые выполнены в заводских условиях.
Таким образом, повышается общая надежность каркаса здания и снижаются требования к монолитным работам.
Кроме того, снижается объем монолитных работ, так как ригели 2 опираются на колонны 1, имеющие определенную высоту и, соответственно, установка ригелей 2 в требуемое положение относительно колонн 1 осуществляется проще, с меньшими трудозатратами и большей точностью, чем при установке монтажных столиков на уровне сквозных проемов в колоннах.
Колонна 1, согласно настоящей полезной модели, не имеет каких-либо проемов.
Такая форма колонны 1 позволяет для ее изготовления использовать способ безопалубочного формования.
Внутренний канал или каналы 4 могут быть выполнены с использованием соответствующей формы прессования.
Таким образом, каркас зданий и сооружений, согласно настоящей полезной модели обеспечивает снижение объема и сложности монолитных работ при сборке каркаса зданий и сооружений, повышение надежности стыковочного узла каркаса зданий и сооружений и снижение трудозатрат и повышение эффективности производства колонн, благодаря возможности применения способа безопалубочного формования.