КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО КАРКАСА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО ПОЛЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОЛОННЫ, ПОЛЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ БАЛКИ (РИГЕЛИ) И ПУСТОТНЫЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКИ ОПАСНЫХ РАЙОНАХ

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к конструктивному решению сборного железобетонного каркаса включающему полые железобетонные колонны, полые железобетонные балки (ригели) и пустотные плиты перекрытия, и используется при возведении жилых, общественных и производственных зданий и сооружений в сейсмически опасных районах.
Из уровня техники известен сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, включающий сборные железобетонные колонны, сборные ригели и круглопустотные плиты перекрытия с зазорами между их торцами, которые замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками на верхней грани петлевидного очертания, расположенные в зазоре между плитами перекрытия из сборных ригелей каркаса. Колонны сплошного сечения выполнены на несколько нижних этажей, колонны верхних этажей выполнены пустотелыми с продольным отверстием цилиндрической формы с открытым и монолитным торцами, открытые торцы имеют выпуски арматуры, колонны сплошного сечения с одного торца и монолитные торцы пустотелых колонн имеют выступ в виде усеченного конуса, причем диаметр основания усеченного конуса меньше диаметра отверстия колонны, также эти торцы имеют пазы для входа выпусков арматуры при стыке колонн по высоте, сборные ригели перекрытия изготовлены пустотелыми (RU 142157, 20.06.2014). Указанный каркас может быть выбран в качестве наиболее близкого аналога.
Недостатком указанной конструкции каркаса является высокая трудоемкость, выполнение ригелей и колонн сплошного сечения на нижних этажах и колонны верхних этажей с монолитным торцом, что повышает материалоемкость каркаса, а, следовательно, стоимость производства и инерциальную нагрузку.
Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании конструктивного решения сборного железобетонного каркаса, который исключал бы указанные выше недостатки.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в снижении трудоемкости и материалоемкости конструкции здания, что существенно удешевит строительство, в сравнении со стоимостью строительства здания с известными решениями полнотелого железобетонного каркаса, и снизит инерциальную нагрузку за счет уменьшения веса конструкции.
Указанный технический результат достигается в конструктивном решении сборного железобетонного каркаса, состоящем из полых железобетонных колонн, соединенных с полыми железобетонными балками и полых железобетонных балок, соединенных с пустотными плитами перекрытия. Полая железобетонная колонна имеет полое пространство по центру поперечного сечения по всей высоте, полая железобетонная балка имеет полое пространство по центру поперечного сечения по всей длине.
Полая железобетонная колонна - стержневая конструкция вертикального типа, имеющая полое пространство по центру поперечного сечения по всей высоте, при этом поперечное сечение значительно меньше ее высоты.
Полая железобетонная балка - стержневая конструкция горизонтального типа, имеющая полое пространство по центру поперечного сечения по всей длине, при этом поперечное сечение значительно меньше ее длинны.
Элементы сборного железобетонного каркаса, включающие полые железобетонные колонны, полые железобетонные балки (ригели) и пустотные плиты перекрытия могут включать как преднапряженную, так и непреднапряженную арматуру, как металлическую, так и стеклопластиковую и базальтопластиковую неметаллическую арматуру, а также арматурную проволоку, металлические и неметаллические закладные детали. Арматура расположена как продольно, так и поперечно в колонне и балке.
Колонны и балки отличаются по форме поперечного сечения: квадратные, круглые, прямоугольные и многоугольные.
При монтаже сборного железобетонного каркаса, выпуски арматуры полых колонн и балок и/или закладные детали в полых колоннах и балках соединяются между собой с помощью вязальной проволоки и/или сварного соединения и/или соединительных муфт.
При монтаже сборного железобетонного каркаса, полые колонны соединяются между собой с помощью штекерного соединения и/или с применением закладных деталей. В области стыка полое пространство колонн и балок заливается бетонной смесью.
Для обеспечения несъемной опалубки в колоннах и балках предусматривается вставка из пенополистирола или минераловатной плиты.
В случае необходимости, в бетонируемое полое пространство может быть установлен дополнительно арматурный каркас.
Бетонирование производится при подаче бетонной смеси через полое отверстие на верхнем конце колонны.
Для удобства монтажа арматуры и обеспечения уплотнения бетонной смеси могут быть предусмотрены специальные отверстия на стыке колонн и перекрытий.
При монтаже пустотных плит перекрытия, закладные детали плит перекрытия заводятся в полое пространство балок.
Полое пространство балок заливается бетонной смесью.
Для обеспечения несъемной опалубки в балках предусматривается вставка из пенополистирола или минераловатной плиты.
Высота полой железобетонной колонны может соответствовать как одному этажу здания, так и нескольким (3-4 этажа).
Длина полой железобетонной балки может соответствовать как одному пролету здания, так и нескольким.
При проектировании зданий и сооружений для строительства в несейсмических районах, основным расчетным параметром является несущая способность на восприятие вертикальной нагрузки от собственного веса конструкций вышележащих этажей. При проектировании объектов для строительства в сейсмических районах значительную роль играет горизонтальная сейсмическая нагрузка и изгибающие моменты. В восприятии горизонтальной нагрузки и изгибающего момента, центральная область поперечного сечения колонны практически не участвует, сосредоточение напряжений приходится на область удаленную от центра. Соответственно, при проектировании колонн в сейсмически опасных районах целесообразно применять конструктивное решение полых железобетонных колонн, более легких и снижающих инерциальную нагрузку.
Железобетонные балки в конструкции здания работают на изгиб, при этом сосредоточение напряжений приходится на верхнюю и нижнюю область поперечного сечения (сжатия и растяжения, соответственно). Центральная область поперечного сечения балки остается нейтральной и практически не участвует в работе конструкции, что обосновывает конструирование полых железобетонных балок. При этом снижается вес здания, что уменьшат значение сейсмической нагрузки на здание.
Применение конструктивного решения сборного железобетонного каркаса включающему полые железобетонные колонны, полые железобетонные балки (ригели) и пустотные плиты перекрытия снизит материалоемкость и вес конструкции здания, что существенно удешевит строительство, в сравнении со стоимостью строительства здания с известным решением полнотелого железобетонного каркаса. Наличие пустот в элементах каркаса позволяет использовать их для прокладки скрытой коммуникационной сети, например, электрического кабеля. Наличие полого пространства в конструктивных элементах способствует ускорению набора прочности при изготовлении на заводе.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид сверху узла сопряжения полых железобетонных колонн и балок; на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по узлу сопряжения полых железобетонных колонн; на фиг. 4 - узел сопряжения полой железобетонной балки и пустотных плит перекрытия; на фиг. 5 - разрез Б-Б по фиг. 4.
Принятые обозначения:
1 - полые железобетонные колонны,
2 - полые железобетонные балки,
3 - пустотные плиты перекрытия,
4 - вставки из пенополистирола или минераловатной плиты,
5 - закладные детали,
6 - дополнительный арматурный каркас полой железобетонной колонны;
7 - арматура полой железобетонной балки;
8 - штекерного соединения;
9 - закладные детали полых железобетонных колонн;
10 - полое отверстие на верхнем конце колонны 1;
11 - специальные отверстия на стыке колонн 1 и перекрытий 3.
Полая железобетонная колонна 1 имеет полое пространство по центру поперечного сечения по всей высоте, при этом поперечное сечение значительно меньше ее высоты. Полая железобетонная балка 2 имеет полое пространство по центру поперечного сечения по всей длине, при этом поперечное сечение значительно меньше ее длины.
Высота полой железобетонной колонны 1 может соответствовать как одному этажу здания, так и нескольким (3-4 этажа).
Длина полой железобетонной балки 2 может соответствовать как одному пролету здания, так и нескольким.
Материалами для изготовления полых железобетонных колонн 1 и балок 2 являются высокопрочные типы тяжелого бетона и арматура (как напряженная, так и ненапряженная), а также арматурная проволока, стеклопластиковая и базальтопластиковая неметаллическая арматура.
Параметры и расположение арматуры в полых железобетонных колоннах и балках определяются для конкретного объекта конструктивно и по расчету.
Полые железобетонные колонны 1 и балки 2 могут отличаться по форме поперечного сечения: квадратные, круглые, прямоугольные и многоугольные.
Узлы соединения сборного железобетонного каркаса включающего полые железобетонные колонны 1, полые железобетонные балки (ригели) 2 и пустотные плиты перекрытия 3 приведены на чертежах.
При монтаже сборного железобетонного каркаса выпуски арматурного каркаса 6 полых колонн 1 и арматуры 7 балок 2 и/или закладные детали в полых колоннах 1 и балках 2 соединяются между собой с помощью вязальной проволоки и/или сварного соединения и/или соединительных муфт. Полые колонны 1 соединяются между собой с помощью штекерного соединения 8 и/или с применением закладных деталей 9. В области стыка полое пространство колонн и балок заливается бетонной смесью, при этом, для обеспечения несъемной опалубки в колоннах и балках предусматривается вставка из пенополистирола или минераловатной плиты 4. В случае необходимости, в бетонируемое полое пространство может быть установлен дополнительно арматурный каркас 6. Бетонирование производится при подаче бетонной смеси через полое отверстие 10 на верхнем конце колонны 1. Для удобства монтажа арматуры и обеспечения уплотнения бетонной смеси могут быть предусмотрены специальные отверстия 11 на стыке колонн 1 и перекрытий 3. При монтаже пустотных плит перекрытия, закладные детали плит перекрытия заводятся в полое пространство балок, которое впоследствии заливается бетонной смесью, при этом, для обеспечения несъемной опалубки в балках предусматривается вставка из пенополистирола или минераловатной плиты 4.