Приемы конструктивных решений зданий. Обоснование выбранного конструктивного решения и материала конструкций, рассматриваемые варианты конструкций Безригельный каркас с монолитным перекрытием

В регионах Урала и Сибири наибольшее распространение получила модификация систем типа КУБ, называемая «Конструкции безригельного каркаса» или КБК. Конструкции Безригельного Каркаса (КБК) были разработаныв 2006 году ОАО «12 Военпроект» совместно с ЦПО при Спецстрое России по заказу ООО ПЦ «КУБ-Сибирь». В итоге родился совершенно новый комплект документации конструктивной системы, который в 2007 году прошел сертификацию в ФГУП «ЦПП» г. Москва на соответствие требованиям нормативных документов в области строительства. В КБК одновременно совмещены все плюсы и эффективные особенности сборно-монолитных систем «УСМБК», «КУБ-1», «КУБ-2», «КУБ-3» на основании их реализации в строительстве, а также применены инновационные разработки, подтвержденные экспериментальными работами.

КБК – универсальная система, применяемая для строительства практически всего спектра городских сооружений: зданий жилого, социально-культурного, административного и бытового назначения, многоуровневых парковок, складов, некоторых производственных сооружений. За основу КБК была выбрана отечественная разработка - система безригельного каркаса «КУБ-2.5». Она в течение многих лет применялась в нашем военно-строительном комплексе, была отработана с конструкторской точки зрения и адаптирована к существующей российской технологической культуре в строительной промышленности. Модификация системы КУБ под аббревиатурой УСМБК использовались при строительстве объектов Министерства обороны в различных странах.

По срокам строительства безригельные системы могутконкурировать только зданиявозводимые из железобетонных панелей. Но качество панельного жилья не отвечает современным требованиям. В частности, многих покупателей не устраивает невозможность перепланировок и неизбежная однотипность возводимых зданий.

Преимущество безригельного каркаса КБК, прежде всего, заключается в ограниченном наборе составляющих элементов, с одной стороны, и в богатстве возможностей внутренних планировочных решений, создания неповторяющегося набора квартир из комнат и объемов, использовании местных материалов для устройства внешних ограждающих стен и внутренних перегородок, с другой стороны. Проще решается проблема перепланировки внутренних пространств.

Преимущества сборнойбезригельной системы КБК с экономической точки зрения подтверждаютсятем фактом, что в Сибири и на Урале не единичны случаи, когда подрядчики, применяющие конструктивную безригельную систему строительства, выигрывали тендеры у компаний, строящих в «монолите».

Система КБК дает возможность на единой промышленной, технологической основе строить как комфортное, так и «элитное» и «социальное»жильё. Причём, «социальное» или «элитное» назначение жилья реализуется за счет объема, отделки и т.п. При этом система КБК позволяет (при необходимости) без сноса, путем перепланировки, превратить ранее «социальный» дом в «элитный» или наоборот.

Система КБК значительно лучше приспособлена под сложные условия строительства. Она более индустриальная: применяется меньше монолитного бетона на строительной площадке, а значит, возникает меньше сложностей зимой. Нет необходимости привлекать большой штат квалифицированных сотрудников и спецтехники. Таким образом, основная масса проблем переносится на завод. Обеспечение качества каркаса в значительной мере лежит на заводе и зависит от качества металлоформ. Такая система менее трудоемкая и по скорости возведения здания превосходит практически любую другую. Так, в день бригада из 5-6 человек спокойно монтирует 200кв. м (при наличии железобетона).

Если говорить о технической стороне технологии, то можно отметить, что система конструкций предусматривает применение неразрезных (многоэтажных) колонн сечением 400 (мм) х 400 (мм) с предельной длиной 9900 (мм). При стыке колонн предусматривается принудительный монтаж, состоящий в сопряжении фиксирующего стержня верхней колонны с патрубком верхнего торца нижней колонны. В местах примыкания перекрытий (на высоте этажа) в колоннах предусмотрены шпонкообразные вырезы, в пределах которых арматура колонны обнажена.

Система конструкций безригельного каркаса «КБК» предусматривает применение панелей перекрытия заводского изготовления максимальными размерами 2980 (мм) х 2980 (мм) х 160 (мм).

Панели перекрытия в зависимости от местоположения в каркасе могут быть надколонные (НП), межколонные (МП) и средние (СП).

Монтаж конструкций ведётся в следующем порядке: монтируются колонны и замоноличиваются в фундаменте; устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели; далее монтируются межколонные и средние панели. При установке панелей арматурные выпуски торцов совмещаются таким образом, что образуется петля, в которую вставляется арматура.

Система конструкций безригельного каркаса предназначена для строительства широкого спектра городских сооружений (жилых, общественных и вспомогательных зданий административно-бытового назначения). С использованием сборно-монолитнойбезригельной системы возводятся не только высотныездания, но и школы, детские сады и т.п.

Такая универсальность системы «КБК» обеспечивается за счёт сочетания следующих свойств:
а) Несущую основу каркаса здания в «КБК» составляют колонны и плиты перекрытия, выполняющие роль ригелей, для элементов жёсткости используют связи или диафрагмы, что позволяет обеспечить в зданиях пролёты 3.0, 6.0 м, высоту этажей в зданиях 2.8, 3.0, 3.3 и 3.6 при основной сетке колонн 6 х 6 м.
Несущая способность перекрытий позволяет использовать каркас в зданиях с интенсивностью расчетных нагрузок на этаж до 1200 (кг/м2).
б) Конструкция стен предполагает выполнение ими только ограждающей функции. Стены могут разрабатываться с поэтажной разрезкой, т.е. опираться на плиты перекрытия и передавать вертикальную нагрузку от собственного веса на плиты перекрытия каждого этажа; навесными или самонесущими, что даёт возможность максимального использования для ограждающих конструкций местных не конструкционных материалов, в том числе монолитных стен.
в) В зданиях высотой до 5 этажей в обычных условиях строительства применяется рамная конструктивная схема без использования дополнительных элементов жесткости, в остальных случаях – рамно-связевая конструктивная схема, в которой используются связи или диафрагмы.

Система рассчитана на возведение зданий высотой до 25 этажей (до 75 метров) в обычных условиях строительства. В районах с сейсмичностью до 9 баллов включительно по 12 – бальной шкале применение «КБК» ограничено требованиями таблицы 8* СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» для каркасных зданий.

Конструктивные элементы КБК изготавливаются и монтируются с применением единого технологического оборудования. Каркас монтируется полностью из изделий заводского изготовления с последующим замоноличиванием узлов, в конечной стадии конструкция является монолитной.

Таким образом, формообразующие возможности каркаса в системе «КБК» имеют широкие диапазоны количества этажей и архитектурно-пространственных решений. Система КБК позволяет использовать широкий спектр пластики фасада, создавать пространственно интересные нетиповые планировки, отвечающие поставленной задаче.

Расчёт параметров безригельного каркаса с плоскими перекрытиями производится с использованием расчётных моделей, реализуемых программными комплексами с применением программных продуктов высокого уровня (ПК SKAD; ПК ING +; ПК «ЛИРА» и других).

Одним из основных отличий системы КБК от системы КУБ 2,5 является адаптация системы под требования действующего законодательства и получение необходимых сертификатов.

Во-первых, система «КБК» комплектуется отдельным пакетом документации – «Конструкция безригельного каркаса для многоэтажных жилых и общественных зданий». Данный комплект документации сертифицирован ФГУП «ЦПП» г. Москва на соответствие требованиям нормативных документов в области строительства. Выдан сертификат № POCCRU.CP48.C00047 от 05.04.2007 г.

Во-вторых, в целях подтверждения огнестойкости элементов каркаса зданий на основе «КБК» в 2008 году в ЗАО «ЦСН «Огнестойкость-ЦНИИСК» г.Москва проведены сертификационные испытания надколонной (НП 30-30-8, ТУ 5842-001-08911161-2007) и средней (СП 30-30-6, ТУ 5842-001-08911161-2007) железобетонных плит перекрытия (изготовитель плит ФГУП «ДОКСИ при Спецстрое России»).

Испытания надколонной железобетонной плиты проводились под равномерно-распределенной нагрузкой в 700 кг/м2.Обогреваемая поверхность надколонной плиты – сторона плиты с рабочей арматурой предельных состояний не достигла и соответствует пределу огнестойкости не менее REI 180. Для средней железобетонной плиты перекрытия предел огнестойкости составил REI 120.

На основании полученных результатов испытаний, органом сертификации ЗАО «ЦСН «Огнестойкость-ЦНИИСК» г.Москва выданы сертификаты пожарной безопасности для всей номенклатуры панелей перекрытия безригельного каркаса КБК.

В-третьих,с целью подтверждения сейсмостойкости и оценки пригодности системы конструкций безригельного каркаса для строительства в сейсмических районах, с 22 по 29 августа 2008 года по заказу ООО ПЦ «КУБ-Сибирь» в г.Перми были успешно проведеныстатические и динамические испытания фрагментов здания. Испытаниям подверглись два экспериментальных трёхэтажных фрагмента здания из элементов системы «КБК» в натуральную величину с имитацией рабочей нагрузки с целью ее обоснованного применения в строительстве на площадках сейсмичностью до 7-9 баллов по шкале MSK-64. В конструкции первого фрагмента здания в качестве элементов жесткости использовались связи, в конструкции второго – железобетонные диафрагмы.

Испытания проведены Некоммерческой организацией «Российская Ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий» (НО РАСС) при участии ОАО "12 Военпроект" (г.Новосибирск), ООО «КБК-Урал» (г.Пермь), ФГУП «ЦПО» при Спецстрое России (г.Воронеж).

По результатам испытаний подтверждена сейсмостойкость каркаса КБК до 9 баллов – при использовании в качестве элементов жесткости железобетонных диафрагм, до 7 баллов – при использовании связей. Российской Ассоциации по Сейсмостойкому Строительству и защите от природных и техногенных воздействий (РАСС) выдано заключение от 06.11.2008:

«Строительная система КБК на основе конструкций Безригельного каркаса РЕКОМЕНДУЕТСЯ к применению при строительстве зданий на площадках сейсмичностью 7-9 баллов по шкале MSK-64 при ограничениях, установленных требованиями таблицы 8* СНиП II -7-81* «Строительство в сейсмических районах» для каркасных зданий».

Вышесказанное позволяет сделать ряд выводов.

1. Соответствие технологии КБК действующему законодательству позволяет применять её без каких-либо ограничений и сложностей в любых регионах нашей страны, в том числе и сейсмоопасных, при этом экспертиза проектной документации в уполномоченных федеральных органах исполнительной власти и органах власти субъектов Российской Федерации проходит без особенностей.

2. Технология КБК предоставляет полную и достоверную прогнозируемость сроков возведения каркаса здания. Так, уже на стадии эскизного проекта, после согласования планировок этажей, застройщик может заключить договор с заводом ЖБИ на изготовление конструктивных элементов каркаса здания, а крайне ограниченное применение монолитного бетона на стройплощадке сводит к минимуму сезонное изменение темпов строительства, либо его приостановку. Всё это позволяет правильно оценить застройщику свои возможности и уложиться в заданные контрактом сроки и стоимость, что особенно актуально при выполнении работ по государственным заказам.

При подготовке статьи использовались материалы сайтов www.kub-sk.ru, www.12voenproekt.ru

Выбор той или иной конструктивной схемы здания зависит от его этажности, объемно-планировочной структуры, наличия стройматериалов и базы стройндустрии.

Конструктивная схема представляет собой вариант конструктивной системы по признакам состава и размещения в пространстве основных несущих конструкций – продольному, поперечному или др.

В каркасных зданиях применяют три конструктивные схемы (рис.3.4):

С продольным расположением ригелей;

С поперечным расположением ригелей;

Безригельная.

Каркас с продольным расположением ригеля применяют в жилых домах квартирного типа и массовых общественных зданиях сложной планировочной структуры, например, в зданиях школ.

Каркас с поперечным расположением ригеля применяют в многоэтажных зданиях с регулярной планировочной структурой

Рис. 3.4. Конструктивные схемы каркасных зданий:

а – с продольным расположением ригеля; б – с поперечным; в –

безригельная.

(общежития, гостиницы), совмещая шаг поперечных перегородок с шагом несущих конструкций.

Безригельный (безбалочный) каркас, в основном используют в многоэтажных промышленных зданиях, реже в общественных и жилых, в связи с отсутствием соответствующей производственной базы в сборном жилищном строительстве и относительно малой экономичностью такой схемы.

Преимущество безригельного каркаса используется в жилых и общественных зданиях при их возведении в сборно-монолитных конструкциях методом подъема перекрытий или этажей. При этом имеется возможность произвольной установки колонн в плане здания: их размещение определяется только статическими и архитектурными требованиями и может не подчиняться закономерностям модульной координации шагов и пролетов.

Варианты каркасной конструктивной схемы представлены на рис.3.5.

Рис.3.5.Варианты каркасной конструктивной схемы:

А – с полным; Б – с неполным; В – с безригельным каркасом; 1 – полный каркас с продольным расположением ригелей; 2 – то же, с поперечным; 3 – полный каркас с продольным расположением ригелей колонн (только у наружных стен) и большепролетными перекрытиями; 4 – неполный продольный каркас; 5 – то же, поперечный; 6 – безригельный каркас; К – колонна; Р – ригель; Дж – вертикальная диафрагма жесткости; НП – настил перекрытия, НР – настил-распорка; I – несущие стены; II – ненесущие стены.

При проектировании зданий наиболее распространенной бескаркасной системы используют следующие пять конструктивных схем (рис.3.6):

схема I – с перекрестным расположением внутренних несущих стен при малом шаге поперечных стен (3; 3,6 и 4,2 м). Применяют в проектировании многоэтажных зданий, в зданиях, строящихся в сложных грунтовых и в сейсмических условиях. Конструкции сборных перекрытий, применяемые в массовом строительстве, в зависимости от величины перекрываемого пролета условно делят на перекрытия малого (2,4-4,5 м) и большого (6-7,2 м). ;

Рис.3.6. Конструктивные схемы бескаркасных зданий:

I – перекрестно-стеновая; II и III – поперечно-стеновые; IV и V – продольно-стеновые; А – варианты с ненесущими или самонесущими продольными наружными стенами; Б – то же, с несущими; а – план стен; б – план перекрытий.

схема II – с чередующимися размерами (большим и малым) шага поперечных несущих стен и отдельными продольными стенами жесткости (схема со смешанным шагом стен). Схемы I-II позволяют более разнообразно решать планировку жилых зданий, размещать встроенные нежилые помещения в первых этажах, обеспечивают удовлетворительные планировочные решения детских учреждений и школ;

схема III – с редко расположенными поперечными несущими стенами и отдельными продольными стенами жесткости (с большим шагом стен). Имеет преимущества при применении полносборных конструкций;

схема IV – с продольными наружными и внутренними несущими стенами и редко расположенными поперечными стенами – диафрагмами жесткости (через 25-40). Применяют при проектировании жилых и общественных зданий малой, средней и повышенной этажности с каменными и крупноблочными конструкциями. В панельном строительстве применяют редко;

схема V - с продольными наружными несущими стенами и редко расположенными поперечными диафрагмами жесткости. Применяют в экспериментальном проектировании и строительстве жилых домов высотой 9-10 этажей. Обеспечивает свободу планировки квартир.

Владельцы патента RU 2588229:

Изобретение относится к области строительства, а именно к железобетонным безригельным многоэтажным каркасам для строительства жилых, промышленных и гражданских зданий, как для обычных условий строительства, так и для строительства в сейсмических районах.

Из достигнутого уровня техники известен контактный стык сборных железобетонных колонн с обрывом стержней продольной рабочей арматуры в стыке, с опиранием торцов колонн по слою высокопрочного раствора, при этом по опорным торцам колонн установлены стальные пластины, предусмотрена установка сквозь стык арматурных стержней-коротышей в каналах заполненных высокопрочным раствором, предусмотрено окаймление торца в виде стального выступа, а также установка стальных вкладышей в центре и по контуру стыка в зазоре между стальными торцевыми пластинами равных величине зазора. (1) (см. патент РФ N 2233368, МКП E04B 1/38, 2004 г.).

Недостатком данного технического решения является высокая трудоемкость выполнения данного стыка, кроме этого применение в зоне контакта колонн разно деформируемых материалов приведет к концентрации напряжений в зонах менее деформируемых материалов и как результат - местному (локальному) трещинообразованию, а также сквозной пропуск стержней-коротышей в дополнительных каналах нарушает целостность железобетонного сечения колонн и как результат - снижение несущей способности стыкового соединения.

Известно также техническое решение по устройству контактных стыков сборных железобетонных колонн с обрывом рабочей арматуры, с опиранием торцов колонн на тонкий слой раствора без соединения арматуры (2) (см. А.П. Васильев, Н.Г. Матков, М.Ф. Жансеитов., Контактные стыки колонн с обрывом продольной арматуры., Бетон и железобетон N 8, 1982 г.)

Данное известное техническое решение и его экспериментальное исследование позволяет сделать вывод о целесообразности его применения для многоэтажных каркасов зданий. Недостатком данного стыкового соединения является то что оно непригодно для растягивающих усилий.

Известно устройство стыков железобетонных колонн с усилением металлическими элементами концевых стыкуемых участков железобетонных колонн. (3) (В.С. Плевков, М.Е. Гончаров, Исследование работы стыков железобетонных колонн усиленных металлическими элементами при статическом и кратковременном динамическом нагружениях, Вестник ТГСУ N 2, 2013 г.)

Данное исследование зоны стыков железобетонных колонн показывает, что несущая способность стыка с использованием металлических обойм в зоне стыкуемых колонн увеличивается на 30-40%.

Известно техническое решение узла соединения сборной железобетонной колонны и сборной надколонной плиты перекрытия безригельного безкапительного каркаса здания, в котором соединение осуществляется при помощи трапециевидных соединительных пластин, приваренных с одной стороны к обнаженной в зоне перекрытия силовой арматуре колонн, с другой стороны к замоноличенной в надколонной плите перекрытия стальной обечайке. (4) (см. патент РФ N 2203369, МКП E04B 1/38, 2003 г.)

Недостатком такого технического решения является трудоемкость и материалоемкость по устройству обечайки в надколонной плите перекрытия, кроме того у данного соединения до момента замоноличивания стыка недостаточная жесткость из-за высокой гибкости обнаженной силовой арматуры колонн. Следует отнести к недостаткам данного технического решения то обстоятельство, что к обнаженной силовой арматуре колонн выполняется сварное соединение трапециевидных соединительных элементов для крепления надколонных плит и в этом же уровне осуществляется сварочное соединение соединительных элементов продольной силовой арматуры колонн. Данное обстоятельство приводит к снижению качества сварных соединений. К отрицательным качествам данного технического решения относится также поэтажная корректировка положения выпусков силовой арматуры колонн при изменении ее поэтажного диаметра.

Известно соединение плиты безбалочного сборно-монолитного перекрытия со сборной колонной где колонна в зоне опирания плиты имеет углубление по периметру колонны (5) (патент СССР N 872674, МКИ E04B 1/20, 1981 г.)

Недостатком данного технического решения является недостаточная несущая способность данного стыка на продавливание при плоском перекрытии.

Известно техническое решение стыкового соединения монолитного безбалочного железобетонного перекрытия с монолитной колонной в котором на вертикальных арматурных каркасах перекрытия жестко закреплены стальные пластины в зоне стыка, пластины выполнены длиной не менее 2h+2a, где h - толщина плиты, a - толщина защитного слоя бетона. (6) (см. патент РФ N 2194825, МКП Е04 В 5/43,2002 г.).

Данное техническое решение повышает несущую способность стыкового соединения на перерезывающую силу.

Наиболее близким техническим решением, принятое за прототип, является конструкция безригельного бескапительного железобетонного каркаса, который включает одно и более этажные бесконсольные сборные колонны с обнаженной силовой арматурой в местах пересечения с перекрытием, сборные надколонные плиты перекрытия со сквозными отверстиями обрамленные стальной обечайкой для пропуска многоэтажных колонн и стыкового соединения с ними, сборные пролетные плиты, монолитные участки объединенные между собой в единый диск перекрытия, при этом монтаж пролетных плит перекрытия осуществляется выступающими консолями на ответно соответствующие опорные столики, надколонные и пролетные плиты имеют на торцевых ребрах петлевые выпуски сквозь перехлест которых пропускают арматурные стержни с последующим обетонированием полости стыков. (7) (см. патент РФ N 2247812, МКП E04B 5/43, 2005 г.)

Техническое решение межплитных швов в данной конструкции безригельного каркаса является шарнирным, что ограничивает величину пролета сборно-монолитного перекрытия. Кроме того данная конструкция сборно-монолитного перекрытия является жесткой для вариантов решения объемно-планировочных задач, а также для данного технического решения справедливы недостатки изложенные к аналогу (4).

Задачей изобретения сборно-монолитного безригельного каркаса является увеличение диапазона решения объемно-планировочных задач, повышение несущей способности конструкций каркаса и его узловых соединений, повышение технологичности работ по возведению конструкций каркаса.

Данное изобретение сборно-монолитного железобетоного безригельного каркаса представляет собой ряд технических решений с вариантами исполнения сборных элементов каркаса и их возможной компоновки в сочетании с монолитными участками в зависимости от от факторов планировочного, технологического характера, а также индустриальной базы производства сборных железобетонных изделий.

Представлены варианты технических решений сборно-монолитного железобетоного безригельного каркаса с шарнирными монолитными межплитными швами, с жесткими (неразрезными) монолитными межплитными швами, а также варианты свободного сочетания сборных-железобетонных элементов с пролетными монолитными участками перекрытия, объединенными между собой в неразрезной диск перекрытия.

На чертежах изображено:

на фиг. 1 - схематичный фрагмент плана сборно-монолитного безригельного каркаса с вариантами конфигурации сборных элементов каркаса и их возможной компоновки в сочетании с монолитными участками;

на фиг. 2 - укрупненный фрагмент I плана перекрытия железобетонного безригельного каркаса с шарнирными монолитными межплитными швами между сборными надколонными и пролетными плитами перекрытия;

на фиг. 3 - укрупненный фрагмент II плана перекрытия железобетонного безригельного каркаса с жесткими (неразрезными) монолитными межплитными швами между сборными плитами перекрытия;

на фиг. 4 - укрупненный фрагмент III плана перекрытия железобетонного безригельного каркаса с жесткими (неразрезными) монолитными межплитными швами между сборными плитами перекрытия и жестким (неразрезным) соединением сборных плит с монолитными пролетными участками перекрытия;

на фиг. 5 - поперечный разрез I-I (с раскосными связями);

на фиг. 6 - поперечный разрез I-I (с монолитными диафрагмами);

на фиг. 7 - Узел 1 (сечение A1-A1) - узел стыкового соединения многоэтажной неразрезной сборной бесконсольной колонны со сборной надколонной плитой перекрытия;

на фиг. 8 - вид B1-B1 узла 1 - стыкового соединения многоэтажной неразрезной сборной бесконсольной колонны со сборной надколонной плитой перекрытия;

на фиг. 9 - Узел 2 (сечение A2-A2) - узел стыкового соединения сборных бесконсольных колонн между собой и стыкового соединения колонн с надколонной плитой перекрытия;

на фиг. 10 - вид B2-B2 узла 2 - стыкового соединения сборных бесконсольных колонн между собой и стыкового соединения колонн с надколонной плитой перекрытия;

на фиг. 11 - сечение A4-A4 - сечение по стыковому соединению сборных бесконсольных колонн между собой и с монолитным участком перекрытия;

на фиг 12 - вид B3-B3-по стыковому соединению сборных бесконсольных колонн между собой и с монолитным участком перекрытия;

на фиг. 13 - Узел 2 (сечение A3-A3) - узла стыкового соединения сборных бесконсольных колонн между собой и стыкового соединения колонн с надколонной плитой перекрытия;

на фиг. 14 - сечение A5-A5 - сечение по стыковому соединению сборных бесконсольных колонн между собой и с монолитным участком перекрытия;

на фиг. 15 - сечение A6-A6 по стыку монтажного опорного выступа и монтажной опорной площадки для монтажа надколонных и пролетных плит перекрытия для перекрытия с шарнирными межплитными швами;

на фиг. 16 - сечение A7-A7 по устройству монолитного межплитного шва для перекрытия с шарнирными межплитными швами;

на фиг. 17 - сечение A8-A8 по узлу монтажной фиксации сборных плит перекрытия между собой для перекрытия с жесткими (неразрезными) межплитными швами;

на фиг. 18 - сечение A9-A9 по устройству монолитного межплитного шва с жестким (неразрезным) соединением сборных плит перекрытия;

на фиг. 19 - сечение A10-A10 по жесткому (неразрезному) узлу соединения сборных плит перекрытия с монолитным пролетным участком перекрытия для бессварочного соединения при помощи п-образных анкеров и п-образных анкерных выпусков;

на фиг. 20 - сечение A11-A11 по жесткому (неразрезному) узлу соединения сборных плит перекрытия с монолитным пролетным участком перекрытия путем приваривания п-образных анкеров к закладным деталям сборных плит перекрытия;

на фиг. 21 - сечение A12-A12 по жесткому (неразрезному) узлу соединения сборных плит перекрытия с монолитным пролетным участком перекрытия путем приваривания п-образных анкеров усиленных жесткими вставками к закладным деталям сборных плит перекрытия;

на фиг. 22 - укрупненный фрагмент IV детализация фрагмента перекрытия с балконным участком плиты, а также устройством навесной наружной стены с облицовочным слоем из кирпича;

на фиг. 23 - вид B4-B4 - деталь крепления контурного опорного уголка для опирания облицовочного слоя наружной стены из кирпича;

на фиг. 24 - сечение А13-А13 по армированию ребра между отверстиями для размещения пакетов утеплителя на балконных участках сборных плит перекрытия;

на фиг. 25 - сечение А14-А14 по размещению пакетов утеплителя на балконных участках в теле сборных плит перекрытия;

на фиг. 26 - Узел 5 (сечение А15-А15) узел по устройству поэтажной навесной наружной стены с облицовочным слоем из кирпича;

на фиг. 27 - сечение А16-А16 - по устройству поэтажной навесной наружной стены из сборных трехслойных стеновых панелей;

на фиг. 28 - Узел 6 (сечение А17-А17) узел по устройству наружного ограждения с навесным вентилируемым фасадом;

на фиг. 29 - Узел 3 - узел крепления раскосных связей в верхнем уровне между собой и со связевой плитой перекрытия;

на фиг. 30 - вид В5-В5 узла 3 - крепления раскосных связей со связевой плитой перекрытия;

на фиг. 31 - сечение А18-А18 по узлу 4 - крепления раскосных связей в верхнем уровне между собой;

на фиг. 32 - Узел 4 - узел крепления раскосных связей к колонне в нижнем уровне;

на фиг. 33-сечение А19-А19 по узлу крепления раскосных связей к колонне в нижнем уровне;

на фиг. 34 - Узел 7 - узел соединения монолитной диафрагмы с колонной;

на фиг. 35 - сечение А20-А20 по узлу соединения монолитной диафрагм с колонной;

на фиг. 36 - сечение А21-А21 по междуэтажному соединению монолитных диафрагм.

Железобетонный сборно-монолитный безригельный каркас с шарнирными монолитными межплитными швами включает железобетонные одно и более этажные бесконсольные колонны 1, сборные надколонные плиты перекрытия 2 с отверстиями 3 для пропуска колонн 1 и стыкового соединения с ними, сборные пролетные плиты 4, монолитные участки в виде шарнирных межплитных швов объединенные в единый диск перекрытия, при этом сборные надколонные плиты перекрытия 2 и пролетные плиты 4, для монтажной сборки, снабжены монтажными опорными выступами 5 и опорными площадками 6, причем по опорным поверхностям опорных выступов 5 и опорных площадок 6 установлены закладные детали, например из стальных уголков 7, к которым приварены - образные ребра жесткости 8 из вертикальных стальных пластин, замоноличенных в тело сборных плит 2 и 4 и соединенных на сварке с продольными верхними и нижними стержнями анкерующих каркасов 9. В шарнирных монолитных межплитных швах между сборными плитами 2, 4 на участках между монтажными опорами 5, 6, вдоль межплитных швов, предусмотрена установка верхнего и нижнего горизонтальных стержней 10 по внутренним углам перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков 11, установленных по торцам сборных плит 2, 4 с последующим обетонированием монолитным бетоном 12.

Железобетонный сборно-монолитный безригельный каркас с жесткими монолитными межплитными швами включает сборные железобетонные одно и более этажные бесконсольные колонны 1, сборные надколонные плиты перекрытия 13 с отверстиями 3 для пропуска колонн 1 и стыкового соединения с ними, сборные пролетные плиты перекрытия 14, уширенные монолитные межплитные швы, либо монолитные пролетные участки 15 объединенные в единый неразрезный диск перекрытия, при этом монтажная фиксация сборных плит перекрытия 13, 14 осуществляется при помощи стальных пластин 16 привариваемых к закладным деталям из швеллерных профилей 17 и к вертикальным петлевым анкерным выпускам трапециевидной формы 18 располагаемых на смежных торцевых поверхностях стыкуемых плит, при этом соединение сборных плит 13 и 14, на участках между участками монтажной фиксации, выполняется по уширенным монолитным межплитным швам путем установки, вдоль контура стыка, верхних и нижних горизонтальных арматурных стержней 10, располагаемых по внутренним углам перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков 19 из торцевых граней смежных сборных плит перекрытия 13 и 14, при этом длина перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков 19 из торцевых граней смежных плит перекрытия 13, и 14 должна быть не менее 15d, где d - диаметр анкерных выпусков.

Для варианта исполнения сборно-монолитного железобетонного безригельного каркаса с заменой одной либо нескольких пролетных плит 14 монолитным пролетным участком 15, соединение сборных плит 13 и 14 с монолитным пролетным участком 15 осуществляется путем установки вдоль контура стыка горизонтальных верхних и нижних арматурных стержней 10 по внутренним углам перехлеста п-образных вертикальных петлевых анкерных выпусков 19 из торцевых поверхностей сборных плит перекрытия 13 и 14 и вертикальных п-образных петлевых анкеров 20, устанавливаемых по контуру примыкания монолитных пролетных участков 15 со сборными плитами перекрытия 13, 14, при этом длина перехлеста вертикальных п-образных петлевых анкерных выпусков 19 из торцевых граней смежных плит перекрытия 13, и 14 и вертикальных п-образных петлевых анкеров 20 должна быть не менее 15d, где d - максимальный диаметр анкерных выпусков 19 либо анкеров 20.

Соединение сборных плит перекрытия 13 и 14 с монолитным пролетным участком 15 возможно также выполнять при помощи вертикальных п-образных петлевых анкеров 20 либо 21 привариваемых к вертикальным закладным деталям из швеллерных профилей 17, располагаемых на торцевых поверхностях сборных плит перекрытия 13, 14, при этом п-образные петлевые анкера 21, на концевых участках имеют ребра жесткости 22 из стальных пластин приваренных по вертикальной оси, между верхним и нижним стержнями п-образных петлевых анкеров 21.

Устройство балконных участков перекрытия предлагается выполнять в двух вариантах:

либо балконная часть перекрытия опирается на колонны 1 вынесенные за наружное ограждение здания с наружными надколонными балконными плитами 23 и пролетными балконными плитами 24, либо балконная часть перекрытия выполняется заодно (неразрезно) с надколонными 2, 13 и пролетными 4, 14 плитами перекрытия, при этом в плитах 2, 4, 13, 14 предусмотрены отверстия 25, в плоскости наружного ограждения, для размещения пакетов утеплителя, при этом армирование ребер между отверстиями 25 осуществляется вертикальными арматурными каркасами 26, которые имеют ребра жесткости 27 из стальных пластин приваренных в верхнему и нижнему стержням арматурных каркасов 26.

Для сборно-монолитного железобетонного безригельного каркаса с монолитными шарнирными либо жесткими монолитными межплитными швами, продольные межплитные швы выполнены вразбежку со смещением в каждом поперечном ряду стыкуемых сборных плит перекрытия 2, 4, 13, 14 на величину не менее длины анкеровки максимального диаметра рабочей арматуры плит 2, 4, 13, 14.

Устройство опорного соединения надколонных плит 2, 13 со сборными безконсольными колоннами 1 осуществляется следующим образом: колонны 1 выполнены с вертикальными закладными деталями 28, 29, 30 установленными в углублении 31 от наружных граней колонны 1 по ее периметру в пределах и не менее толщины перекрытия, надколонные плиты 2, 13 выполнены с вертикально расположенными трапециевидными выпусками 32 из стальных пластин жестко связанными с верхними и нижними стержнями анкерных арматурных каркасов 33, установленных по периметру сквозных отверстий 3.

Соединение сборных колонн 1 и надколонных плит 2, 13 выполняется при помощи стальных соединительных элементов 34, например из неравнобоких уголков привариваемых к вертикальным закладным деталям 28, 29 колонн 1 и к вертикальным трапециевидным выпускам 32 из надколонных плит перекрытия 2, 13 с последующим обетонированием полости стыка между углубленной частью 31 колонны 1 и торцевыми поверхностями 35 сквозных отверстий 3 надколонных плит перекрытия 2, 13, при этом торцевые поверхности 35 надколонных плит 2, 13 наклонены от вертикали образуя клинообразную полость омоноличенного стыка.

При осуществлении соединения железобетонных бесконсольных колонн 1 с монолитным пролетным участком перекрытия 15 выполняется установка вертикальных п-образных петлевых анкеров 21 привариваемых к вертикальным закладным деталям 28, 29 колонн 1, установленных в углублении 31 от наружных граней, по контуру колонны 1, при этом п-образные петлевые анкера 21 на концевых участках имеют ребра жесткости 22 из стальных пластин приваренных, по вертикальной оси, между верхним и нижним стержнями петлевых анкеров 21 с последующим обетонированием монолитным участком перекрытия 15.

Стыковое соединения бесконсольных железобетонных колонн 1 каркаса осуществляется путем опирания друг на друга плоскими торцами через растворный шов 36 в пределах толщины междуэтажного перекрытия, при этом торцы стыкуемых колонн 1 выполнены с косвенным армированием арматурными сетками 37 и внутренними арматурными обоймами 38, кроме этого по периметру торцов стыкуемых колонн 1 предусмотрены вертикальные закладные детали 29, 30 в углублении 31 от наружных граней колонны 1.

Соединение стыкуемых колонн 1 выполняется посредством сварки V-образных арматурных соединительных элементов 39 по плоскостям вертикальных закладных деталей 29, 30 с последующим обетонированием монолитным бетоном перекрытия.

Кроме технических решений, имеющих существенные отличия от технических решений аналогов и прототипа, в иллюстрационном примере сборно-монолитного железобетонного безригельного каркаса применены также технические решения которые не являются предметом данного изобретения, но их применение в данном примере сборно-монолитного железобетонного безригельного каркаса является целесообразным.

В примере исполнения представлено устройство раскосных связей 40, которые рекомендуется устраивать при строительстве сборно-монолитного безригельного каркаса в обычных условиях строительства, также при сейсмичности не более 7 баллов.

Соединение раскосных связей 40 осуществляется в нижнем уровне при помощи соединительных пластин 41, приваренных к закладным деталям колонн 1 и раскосных связей 40, в верхнем уровне посредством сварки промежуточного элемента 42 коробчатого сечения к закладным деталям раскосов 40 и к анкерным выпускам 18 трапециевидной формы из торцевых граней отверстия связевой плиты перекрытия 43 при помощи стальных пластин 44, при этом концевые участки анкерных выпусков 18 снабжены жесткими вставками 22 из стальных пластин между верхним и нижним стержнями анкерного выпуска 18. Полость стыкового соединения раскосных связей 40 со связевой плитой перекрытия 43 обетонируется бетоном 12.

Для условий строительства с сейсмичностью 8 и более баллов рекомендуется в сборно-монолитном безригельном каркасе выполнять монолитные диафрагмы жесткости 45.

Монолитные диафрагмы жесткости содержат, кроме двухстороннего армирования по полю монолитной диафрагмы, вертикальную арматуру 46 и элементы соединения с фундаментом, колоннами, плитами перекрытия из жестких вставок 46 и арматурных анкерных каркасов 48.

Устройство поэтажного навесного наружного ограждения выполняется с применением, например, кирпичного облицовочного слоя 49, который укладывается по контурному уголку 50 приваренному к закладным деталям швеллерного сечения 51 располагаемых по наружному торцу междуэтажного перекрытия, причем контурный уголок имеет вертикальные прорези 52 для выполнения вертикального сварочного флангового шва в месте стыковки с закладными деталями 51, кроме того по опорной поверхности контурного уголка 50, вдоль наружного края приварен горизонтальный упорный стержень 53, для предотвращения соскальзывания облицовочной кирпичной кладки 51 с опорной поверхности контурного опорного уголка 50. Под контурным опорным уголком 50 поэтажно укладывается герметизирующая упругая прокладка 54. С наружной стороны кирпичной кладки 49 поэтажный горизонтальный шов опирания и герметизации кирпичной облицовочной кладки закрывают декоративным нащельником 55.

Вариантом поэтажного навесного наружного ограждения служат, например, сборные наружные стеновые панели 56 опертые поэтажно по слою цементно-песчаного раствора на междуэтажные перекрытия. Для фиксации наружных стеновых панелей 56 в плоскости фасада здания 57, на стыкуемых торцах наружных стеновых панелей 56 предусмотрены уступ 58 и выступ 59, которые при стыковке «насухо» обеспечивают совпадение фасадных поверхностей стыкуемых наружных стеновых панелей 56 с плоскостью фасада здания 57. Нижние и верхние торцевые поверхности стыкуемых наружных стеновых панелей 56 разделены герметизирующими упругими прокладками 54. С наружной стороны швы между наружными стеновыми панелями 56 закрываются декоративным нащельником 60.

Для наружного ограждения с применением вентилируемого фасада 61, поэтажно, по контуру плит перекрытия выполняют ограждающую конструкцию из кирпичной кладки 62, либо из сборных железобетонных перегородок, к которым крепится система конструкций вентилируемого фасада 61. Наружное ограждения подвальной части здания выполнено с применением сборных вертикальных стеновых плит 63 установленных вдоль наружного контура перекрытия. Стеновые плиты 63 опираются на перекрестный монолитный железобетонный пояс 64, имеющий периметральный уступ 65 для восприятия горизонтальных усилий от давления грунта.

1. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что стыкуемые колонны опираются друг на друга плоскими торцами через растворный шов в пределах толщины перекрытия, при этом торцы стыкуемых колонн выполнены с косвенным армированием арматурными сетками и внутренними арматурными обоймами, кроме этого, по периметру торцов стыкуемых колонн предусмотрены вертикальные закладные детали в углублении от наружных граней колонны, при этом соединение стыкуемых колонн осуществляется посредством сварки V-образных арматурных соединительных элементов по плоскостям вертикальных закладных деталей с последующим обетонированием стыка монолитным бетоном перекрытия.

2. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что колонны выполнены с вертикальными закладными деталями установленными в углублении от наружных граней колонны по ее периметру в пределах толщины перекрытия, а надколонные плиты перекрытий выполнены с вертикально расположенными трапециевидными выпусками из стальных пластин жестко связанными с верхними и нижними стержнями анкерных арматурных каркасов, установленных по периметру сквозных отверстий, при этом соединение сборных колонн и надколонных плит перекрытия осуществляется при помощи опорных стальных соединительных элементов в виде пластин либо неравнобоких уголков, привариваемых к вертикальным закладным деталям колонн и к вертикальным трапециевидным выпускам из надколонных плит перекрытия с последующим обетонированием полости стыка между углубленной частью колонн и торцевыми поверхностями сквозных отверстий надколонных плит перекрытия, при этом торцевые поверхности сквозных отверстий надколонных плит перекрытия наклонены от вертикали, образуя клинообразную полость омоноличенного стыка.

3. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что продольные монолитные участки в виде межплитных швов выполнены вразбежку со смещением в каждом поперечном ряду стыкуемых сборных плит перекрытия на величину не менее длины анкеровки максимального диаметра рабочей арматуры сборных плит перекрытия.

4. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что сборные надколонные и сборные пролетные плиты снабжены монтажными опорными выступами и опорными площадками, причем по опорным поверхностям опорных выступов и опорных площадок установлены закладные детали из стальных пластин либо уголков, к которым приварены - образные ребра жесткости из вертикальных пластин, замоноличенных в тело сборных плит перекрытия и соединенных на сварке с продольными верхними и нижними стержнями вертикальных анкерующих каркасов.

5. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что монтажная фиксация сборных плит перекрытия между собой осуществляется при помощи стальных пластин, привариваемых к закладным деталям из швеллерных профилей и к вертикальным петлевым анкерным выпускам трапециевидной формы, располагаемых на смежных торцевых поверхностях стыкуемых плит, при этом соединение сборных плит на участках между участками монтажной фиксации выполняется путем установки вдоль контура стыка верхних и нижних горизонтальных арматурных стержней, располагаемых по внутренним углам перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков из торцевых граней смежных сборных плит перекрытия, при этом длина перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков из торцевых граней смежных плит перекрытия должна быть не менее 15d, где d - диаметр анкерных выпусков, с последующим обетонированием полости межплитного шва.

6. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас по п. 5, отличающийся тем, что вертикальные петлевые анкерные выпуски трапециевидной формы, располагаемые на торцевых поверхностях стыкуемых плит на концевых участках, имеют ребра жесткости из стальных пластин, приваренных по вертикальной оси анкерных выпусков к их верхнему и нижнему стержням.

7. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что соединение сборных надколонных и сборных пролетных плит перекрытия с монолитными пролетными участками перекрытия осуществляется путем установки вдоль контура стыка горизонтальных верхних и нижних арматурных стержней, располагаемых по внутренним углам перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков из торцевых граней сборных плит перекрытия и вертикальных п-образных петлевых анкеров, установленных по контуру примыкания монолитных пролетных участков перекрытия со сборными плитами перекрытия, при этом длина перехлеста п-образных петлевых анкерных выпусков из торцов сборных плит перекрытия и п-образных петлевых анкеров, установленных по контуру примыкания монолитных пролетных участков со сборными плитами перекрытия, должна быть не менее 15d, где d- диаметр анкеров и анкерных выпусков.

8. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что соединение сборных плит перекрытия с монолитными пролетными участками перекрытия осуществляется при помощи вертикальных п-образных петлевых анкеров, привариваемых к вертикальным закладным деталям из швеллерных профилей, располагаемых на торцевых поверхностях сборных плит перекрытия, при этом п-образные петлевые анкеры на концевых участках имеют ребра жесткости из стальных пластин, приваренных по вертикальной оси петлевых анкеров между их верхним и нижним стержнями, с последующим обетонированием соединения монолитным пролетным участком перекрытия.

9. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн и стыкового соединения с ними, сборными пролетными плитами перекрытий, монолитными участками, объединенными между собой в единый диск перекрытия, отличающийся тем, что на балконных участках надколонных либо пролетных плит перекрытия, которые имеют отверстия в плоскости расположения наружных стен для размещения пакетов утеплителя, армирование ребер между отверстиями для размещения пакетов утеплителя осуществляется вертикальными арматурными каркасами, которые имеют ребра жесткости из стальных пластин, приваренных к верхнему и нижнему арматурным стержням вертикальных каркасов.

10. Сборно-монолитный железобетонный безригельный каркас, образованный сборными одно- и более этажными бесконсольными колоннами, монолитным перекрытием, отличающийся тем, что колонны выполнены с вертикальными закладными деталями, установленными в углублении от наружных граней колонны по ее периметру в пределах толщины перекрытия, при этом соединение сборных колонн с монолитным перекрытием осуществляется при помощи вертикальных п-образных петлевых анкеров, привариваемых к вертикальным закладным деталям колонн, причем п-образные петлевые анкеры на концевых участках имеют ребра жесткости из стальных пластин, приваренных по вертикальной оси петлевых анкеров между их верхним и нижним стержнями, с последующим обетонированием соединения бетоном монолитного перекрытия.

Изобретение относится к области строительства, в частности к сборно-монолитному железобетонному безригельному каркасу. Каркас образован сборными безконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн, пролетными плитами и монолитными участками. Предложены варианты соединения колонн и плит перекрытий. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности конструкций каркаса и его узловых соединений. 9 н. и 1 з.п. ф-лы, 36 ил

Одной из модификаций безригельного каркаса является сборно-монолитный рамный или рамно-связевый каркас с плоскими плитами перекрытий, включающий многоэтажные максимальной длиной 13 м колонны квадратного сечения 40x40 см, надколонные, межколонные панели перекрытия и панели-вставки единого размера в плане 2,8x2,8 м и единой толщины 160 и 200 мм, а также диафрагмы жесткости.

Каркас рассчитан на сооружение относительно простых в композиционном отношении зданий высотой до 9 этажей при рамной схеме и 16...20 этажей при рамно-связевой схеме с ячейками в плане 6x6; 6x3 м, а при введении металлических шпренгелей на ячейки 6x9; 6x12 м при высоте 3,0; 3,6 и 4,2 м при полной вертикальной нагрузке до 200 кПа и горизонтальной нагрузке от сейсмических воздействий до 9 баллов.

Фундаменты монолитные и сборные стаканного типа. Наружные ограждающие конструкции самонесущие и навесные из различных материалов или типовых индустриальных изделий других конструктивных систем. Лестницы преимущественно из наборных ступеней по стальным косоурам. Стыки элементов каркаса замоноличиваются, образуя рамную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Монтаж конструкций ведется в следующем порядке: монтируют и замоноличивают в стаканах колонны; монтируют надколонные панели с высокой точностью, от которой зависит качество монтажа всего перекрытия; на надколонные панели устанавливают межколонные панели. Затем монтируют панели-вставки. После выверки, рихтовки и фиксации перекрытия устанавливают арматуру в швах замоноличивания и производят замоноличивание швов между панелями и стыками панелей с колоннами по всему перекрытию.

Каркас рассчитывают на действие вертикальной и горизонтальной нагрузок методом заменяющих рам в двух направлениях. При этом в качестве ригеля рамы принимают плиту шириной, равной шагу колонн перпендикулярного направления.

При расчете системы на действие горизонтальных сил в обоих направлениях принимают полную расчетную нагрузку, изгибающие моменты от которой вводят полной величиной в расчетные сочетания. При расчете системы на действие вертикальных сил учитывают работу каркаса в двух стадиях: монтажной и эксплуатационной. В стадии монтажа принимают шарнирное опирание панелей перекрытия в местах специальных монтажных устройств, кроме надколонных панелей, которые жестко соединены с колонной. В эксплуатационной стадии производят расчет рам на полную вертикальную нагрузку в двух направлениях. Расчетные изгибающие моменты распределяют в определенном соотношении между пролетами и надколонными полосами.

Силовые воздействия на колонны в уровне низа панели перекрытия определяют по формулам, учитывающим двухстадийную работу конструкции. Элементы конструктивной системы готовят из бетона класса В25 и армируют арматурой из стали классов А-I; A-II и A-III.

Характерной особенностью системы является узел сопряжения надколонной панели с колонной. Для эффективной передачи нагрузки с панелей на колонну в колонне организуется подрезка по периметру в уровне перекрытия с оголенными четырьмя угловыми стержнями. Воротник надколонной панели в виде уголковой стали с помощью монтажных деталей и сварки соединяется со стержнями.

Узел соединения панелей перекрытия типа стыка Передерия, в котором в скобообразные выпуски арматуры пропускается и замоноличивается продольная арматура 0 12-А-П. Для эффективной передачи вертикальной нагрузки в панелях предусматриваются продольные треугольные пазы, образующие с бетоном замоноличивания шва (шириной 200 мм) своего рода шпонку, хорошо работающую на срез.

Указанная конструктивная система рассчитана на применение в районах со слаборазвитой индустрией сборного железобетона для зданий различного назначения при относительно низких требованиях к показателю индустриальности (степени заводской готовности) системы. Принципиальные решения сборно-монолитного безригельного каркаса.

Технико-экономические показатели системы характеризуются несколько более низким расходом металла, чем каркасно-панельные системы для тех же параметров ячеек, но более высоким расходом бетона и значительной построечной трудоемкостью.

Здание проектируется каркасной системы с «навесными» наружными стенами. Рама воспринимает вертикальные нагрузки, а также горизонтальные нагрузки, которые передаются через диск перекрытия. Рамой является система стоек - колонн, соединенных жестко с монолитными безригельными плитами перекрытия.

В продольном и поперечном направлении каркас здания работает по рамной системе.

Рис. 1.

Наружные стены выполнены из шлакоблоков.

Междуэтажные перекрытия приняты монолитными железобетонными, марка бетона B30.

Фундаменты под колонны - монолитные железобетонные столбчатого типа, площадь подошвы определяется по предварительному расчету.

Согласно инженерно-геологических изысканий основанием под фундаменты являются следующие грунты:

Щебенистый крупнообломочный грунт: плотность с=2,10 г/см3, угол внутреннего трения ц=34°, удельное сцепление c=1 кПа, расчетное сопротивление R0=400 кПа; модуль деформации E=34 МПа.

В данном разделе выполнен расчет элементов надземной части монолитного каркаса гаражного комплекса по ул. Кирова в г. Владивостоке:

· безригельной монолитной плиты перекрытия (вариант 1);

· монолитного ребристого перекрытия (вариант 2);

· средней колонны и фундамента под колонну;

Расчет конструкций каркаса

Проектирование монолитной безригельной плиты перекрытия (вариант 1)

Обоснование расчетной схемы, метода расчете, геометрических параметров

Расчет ведем на примере фрагмента перекрытия в осях 2-3 и А-Б.

Для расчета безригельного перекрытия его делят на полосы шириной, равной половине пролета в каждом направлении (рис. 2) .

На основе экспериментальных исследований и данных эксплуатации расчет упрощен применением эмпирических коэффициентов. При этом расчете надколонные и пролетные полосы перекрытия рассматривают как неразрезные изгибаемые плиты. Надколонные полосы считают лежащими на неподатливых опорах, которыми служат колонны, а пролетные полосы считают лежащими на упругих податливых опорах, которыми являются надколонные полосы, направленные перпендикулярно рассчитываемым пролетным (рис. 3).

Рис. 2.

Рис. 3. Обозначение расчетных изгибающих моментов в плите

Характеристики прочности бетона и арматуры.

Бетон тяжелый класса В30; расчетные сопротивления при сжатии Rb=17 МПа, при растяжении Rbt=1,2 МПа; коэффициент условий работы бетона b2=0,9; модуль упругости Eb=32500МПа. Арматура рабочая класса А-III, расчетное сопротивление Rs=365МПа, модуль упругости Es=200000МПа; коэффициент условий работы стали b2=0,9.

Сбор нагрузок

Таблица 7

Сбор нагрузки на 1 м2 перекрытия надземной части здания.

Расчет на продавливание

Чтобы проверить достаточность принятой толщины плиты, выполним расчет на продавливание.

Условие прочности на продавливание,

где - продавливающая сила;

Расчетное сопротивление бетона на растяжение;

Полезная высота сечения;

Среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания.

Рис. 4.

Условие выполнено.

Прочность на продавливание обеспечена.

Определение усилий

Для расчета безригельного перекрытия разделим его на полосы шириной, равной половине пролета в каждом направлении.

В каждом направлении определяем соответствующие изгибающие моменты, вычисляемые как для свободно опертой панели, покоящейся на широких опорах.

Панельный изгибающий момент МП1=МП2, так как l1=l2=7000 мм:

Рис. 5.

Найденные изгибающие моменты распределяют на надколонную и пролетную полосы, рассматривая их как самостоятельные неразрезные плиты. На надколонную, более жесткую полосу, передается 70%, а на пролетную - 30% изгибающего момента. Эти доли распределяют между опорными и пролетными сечениями соответствующих полос следующим образом:

для надколонной полосы в направлении l1:

· на опорах

· в пролете

для пролетной полосы в направлении l1:

· на опорах

· в пролете

Моменты в направлении l2 будут равны моментам в направлении l1, так как l1= l2=7000 мм.

Расчет сечений и их конструирование

Расчет плиты перекрытия в направлении l1=7000 мм.

а) надколонная полоса:

· В пролете:

h0 = h - a = 200 - 20 = 180 мм

Вычисляем m:

am=M2/(Rbbh02гb2)=9724/(170,13501820,9)=0,058;

где гb2 - коэффициент условия работы бетона.

По табл.3.1 находим

Aтрs=M2/(Rsh0гс)=9724/(3650,10,970180,9)=16,95 см2 ;

где гс - коэффициент условия работы стали.

Принимаем в пролете надколонной полосы 1712 А-III (s=200 мм) As=19,23 см2.

· На опоре:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20= 180 мм

Вычисляем m:

am=M1/(Rbbh02 гb2)=24310/(170,13501820,9)=0,139

По табл.3.1 находим

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M1/(Rsh0 гс)=24310/(3650,10,925180,9)=44,45 см2

Принимаем на опоре надколонной полосы 1816 А-III (s=200 мм) As=45,19 см2.

б) пролетная полоса:

· В пролете:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20= 180 мм

Вычисляем m:

am=M3/(Rbbh02 гb2)=7293/(170,13501820,9)=0,042

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M3/(Rsh0 гс)=7293/(3650,10,979180,9)=12,6 см2

· На опоре:

Расчетное сечение: высота h = 200 мм, ширина b = 3500 мм, толщина защитного слоя бетона а=20 мм.

h0 = h - a = 200 - 20= 180 мм

Вычисляем m:

am=M4/(Rbbh02 гb2)= 7293/(170,13501820,9)=0,042

По табл.3.1 интерполяцией находим

Определяем требуемую площадь арматуры:

Aтрs=M4/(Rsh0 гс)=7293/(3650,10,979180,9)=12,6 см2

Принимаем в пролете пролетной полосы 1710 А-III (s=200 мм) As=13,35 см2.

Расчет на образование трещин, нормальных к продольной оси

Расчет железобетонных элементов по образованию нормальных трещин производится из условия (233) :

Мr < Мcrc , где

Мr момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется;

Мcrc -- момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин, и определяемый по формуле:

Mcrc = Rbt,serWpl , здесь

Rbt,ser - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельных состояний второй группы, численно равное 1,4 МПа;

Wpl момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона, определяемый согласно по формуле (247) :

Wpl = Wred, здесь

Коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения и определяемый по таблице 29 , численно равный 1,75;

Wred - момент сопротивления приведенного сечения.

Вычислим статический момент сопротивления приведенного сечения:

а - величина защитного слоя, равная 20 мм;

Вычислим площадь приведенного сечения:

Найдем расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Вычислим момент инерции приведенного сечения:

Находим момент сопротивления приведенного сечения:

Находим момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона:

Wpl = 1,75·24394,79=42690,88 см3

Находим момент трещинообразования:

Мcrc=1,8·10-1·42690,88=7684,35 кН·см

Момент внешних сил для изгибаемых элементов:

Мr = М=4932 кН·см

Мr =9724 кН·см > Мcrc=7684,35 кН·см - условие не выполняется.

Образуются трещины в сечениях, нормальных к продольной оси элемента. Необходимо выполнить расчет на раскрытие трещин.

Расчет на раскрытие трещин, нормальных к продольной оси

Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, acrc, мм, следует определяют по формуле (249) :

коэффициент, принимаемый равным для изгибаемых элементов 1;

l -- коэффициент, принимаемый равным 1,0 при кратковременных нагрузок и непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок; равным 1,5 при продолжительном действии постоянных и длительных нагрузок;

Коэффициент, принимаемый равным 1,0 для арматуры класса А-III;

s напряжение в стержнях крайнего ряда арматуры S;

коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отношению площади сечения арматуры S к площади сечения бетона (при рабочей высоте ho), но не более 0,02:

Предельная ширина раскрытия трещины по табл. 1 : непродолжительная, продолжительная.

Изгибающие моменты от нормативных нагрузок:

· постоянной и длительной;

Приращение напряжений в растянутой арматуре от действия постоянной и длительной нагрузки определим по формуле (7.106) :

Ws - момент сопротивления растянутой арматуры, который определим по формуле (6.16) :

d - диаметр растянутой арматуры.

Вычислим приращение напряжений в растянутой арматуре от действия полной нагрузки:

Вычислим ширину раскрытия от непродолжительного действия полной нагрузки:

Вычислим ширину раскрытия от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок:

Вычислим ширину раскрытия от действия постоянной и длительной нагрузок:

Найдем непродолжительную ширину раскрытия трещин:

Найдем продолжительную ширину раскрытия трещин:

Расчет на закрытие трещин, нормальных к продольной оси

Для надежного закрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, должны быть соблюдены следующие требования п. 7.6.5. :

Предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь, равное 0;

Приращение растягивающего напряжения в арматуре от действия внешних нагрузок;

Расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний второй группы, для арматуры A-III равное 390 МПа табл.19* .

Требование выполнено, трещины закроются.

Расчет на прогиб

По табл.2 предельно допустимый прогиб [f] при 6 м? l ?7,5 м (l=7,0 м) равен 3 см.

Для изгибаемых элементов с защемленными опорами прогиб в середине пролета определяется по формуле (313) :

Кривизны элемента соответственно в середине пролета, на левой и правой опорах;

рm коэффициент, определяемый по табл. 35 как для свободно опертой балки, числено равный 5/48

Так как, то

Поскольку в растянутой зоне образуются нормальные к продольной оси трещины, кривизна определяется по формуле (271) :

Мs -- момент относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через центр тяжести площади сечения арматуры S, от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, равный для изгибаемых элементов:

Мs = М=97,24 кН·м;

z плечо внутренней пары сил. Значение z вычисляется по формуле:

s -- коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами, определяется по формуле (280) :

ls коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки и принимаемый по табл. 32 ;

Коэффициент, определяемый по формуле (281) :

b -- коэффициент, учитывающий неравномерность распределения деформаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами и принимаемый равным 0,9 для тяжелого бетона;

f коэффициент, определяемый по формуле (277) :

Коэффициент. Значение вычисляется по формуле (274) :