4.2. Расчет железобетонного монолитного ригеля по деформациям (по прогибам). Монолитные железобетонные ригели

4.2. Расчет железобетонного монолитного ригеля по деформациям (по прогибам)

Цель - обеспечить требования по эксплуатационной пригодности железобетонного элемента по деформациям.

Задача - вычислить прогиб и сравнить с предельно допустимым значением.

Расчёт:

Расчет монолитного ригеля по прогибам с трещинами в растянутой зоне выполняем согласно блок-схеме 6.1 [6] (номера пунктов расчета соответствуют пунктам блок-схемы). Также расчет может быть выполнен согласно п. 4.17 - 4.25 [3].

1. Начало.

2. Геометрические размеры рассматриваемого поперечного сечения изгибаемого железобетонного монолитного ригеля в пролете (см. рис. 3) составляют: b=520мм, h=270мм, ,h'f=50мм, а=35мм.

Геометрические размеры поперечного сечения изгибаемого железобетонного монолитного ригеля на опоре составляют:

b=520мм, h=270mm, , , а=35мм

Расчетный пролет монолитного ригеля составляет: (- высота сечения колонны, 250мм - ширина площадки опирания монолитного ригеля на кирпичную стену).

Характеристики бетона и арматуры для расчета ригеля по предельным состояниям второй группы см. расчет по определению момента трещинообразования.

Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в пролетном сечении, согласно результатам расчета по этапу 3.1, составляет: , продольной сжатой:.

Площадь фактически установленной продольной растянутой арматуры в опорном сечении, согласно результатам расчета по этапу 3.1, составляет: где - площадь растянутой арматуры, установленной по расчету в сечении на опоре;

Площадь продольной сжатой арматуры в сечении на опоре: - площадь арматуры в сжатой зоне ригеля на опоре, входящей в состав каркаса К-1).

Изгибающий момент ригеля в пролетном сечении в крайнем пролете от действия полной нормативной нагрузки (см. этап 2 дополнительные данные) равен: , в т.ч. изгибающий момент ригеля в пролетном сечении в крайнем пролете от действия нормативной

длительной нагрузки: . Изгибающий момент ригеля в опорном сечении по грани средней колонны от действия полной нормативной нагрузки равен: - изгибающий момент ригеля в опорном сечении по грани средней колонны от действия нормативной длительной нагрузки равен

13. Для определения кривизны монолитного ригеля находим значения коэффициентов , а также значение коэффициента приведения сжатой арматуры к бетону :

, где - для продолжительного действия нагрузки при определении коэффициента ;

- для непродолжительного действия нагрузки при определении коэффициента и при определении коэффициента .

Значения коэффициентов для определения кривизны сечения ригеля в пролете составят:

для продолжительного действия нагрузок при определении коэффициента :

для непродолжительного действия нагрузок при определении коэффициента и при определении коэффициента:

Значения коэффициентов для определения кривизны сечения ригеля на опоре составят:

для продолжительного действия нагрузок при определении коэффициента :

для непродолжительного действия нагрузок при определении коэффициента и при определении коэффициента:■

Коэффициент определяем по табл. 4.5 [3], коэффициент- по табл. 4.5 [3].

Находим кривизну монолитного ригеля от непродолжительного действия всех нагрузок:

для сечения в пролете: , коэффициент. Кривизну вычисляем по формуле 4.26:

для сечения на опоре: ,,

Определяем кривизну от непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок: для сечения в пролете: ,,

для сечения на опоре: ,,

Определяем кривизну от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок: для сечения в пролете: ,,

для сечения на опоре: ,,

14. Полную кривизну монолитного ригеля для участков с трещинами в растянутой зоне определяем по формуле:

где - кривизна от непродолжительного действия всех нагрузок, на которые производят расчет по деформациям;

- кривизна от непродолжительного действия постоянных■и длительных нагрузок;

- кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных нагрузок для сечения в пролете:

для сечения на опоре:

15. Коэффициент S принимаем как для свободно опёртой балки:

16. Прогиб крайнего пролета монолитного ригеля:

17. Согласно п. 10.7 [4], находим

Проверяем условие:

- условие выполняется.

Этап 5. Расчет сборной железобетонной колонны на действие сжимающей продольной силы со случайным эксцентриситетом и монолитного центрально нагруженного фундамента.

studfiles.net

Железобетонный каркас здания со сборно-монолитным скрытым ригелем

Изобретение относится к области строительства, в частности к железобетонному каркасу здания со сборно-монолитным скрытым ригелем. Технический результат заключается в уменьшении трудоемкости монтажа каркаса, изготовлении элементов каркаса с максимальным использованием возможностей формовочного оборудования действующих заводов железобетонных изделий и повышении эстетического восприятия помещения за счет ригеля, скрытого в перекрытии. Сборно-монолитный каркас состоит из стыков колонна-ригель и ригель-плиты пустотного настила, а также перекрытия и сборных колонн. Стыки являются жесткими и замоноличенными в построечных условиях. Перекрытие образовано многопустотными плитами, несущими и связевыми "скрытыми" ригелями. Ригели имеют толщину, равную толщине многопустотной плиты перекрытия. Сборные колонны состыкованы по высоте при помощи штепсельного стыка. Колонны имеют пропуски бетона в плоскости перекрытия для монолитного узлового соединения, в котором во взаимно перпендикулярном направлении объединены несущие и связевые ригели. В качестве несъемной опалубки использованы тонкие сборные связевые и несущие ригели. Для создания ровной потолочной поверхности на грани ригель-плита перекрытия несущий ригель имеет консольные выпуски арматуры для опирания на них в процессе монтажа плит перекрытия. 5 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для возведения общественных и жилых зданий любой этажности, различной конфигурации и функционального назначения.

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания по патенту на изобретение №2166032 РФ, кл. Е04В 1/18, 2001 г., состоящий из колонн, перекрытия с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн во взаимно перпендикулярных направлениях, предварительно напряженной арматуры, расположенной в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в каналах перекрытия и зафиксированной на торцах перекрытия по периметру каркаса здания, и бетона омоноличивания. Перекрытие выполнено монолитным по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета, с образованием монолитных участков над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия.

Недостатком каркаса является большая трудоемкость и сложность возведения каркаса на строительной площадке, необходимость использования опалубки и поддерживающих стоек, - все это значительно замедляет темпы и увеличивает стоимость строительства.

Известен железобетонный каркас здания БЕЛГПИ по патенту на изобретение №2202026 РФ, кл. Е04В 1/18, 2003 г., состоящий из колонн крайних рядов и колонн внутренних рядов прямоугольного сечения с соотношением сторон не менее 1:3. Колонны снабжены пазами для установки торцов ригелей крайних рядов и внутренних рядов. Колонны крайних рядов устанавливаются большей стороной сечения вдоль длины здания, а колонны внутренних рядов - перпендикулярно длине здания. Ригели крайних рядов входят в пазы крайних колонн и выполнены с шириной, равной или большей удвоенной толщины колонны. Для опирания плит перекрытия ригели установлены в пазах колонн ниже ригелей внутренних рядов на толщину ригеля, а ригели внутренних рядов снабжены полками, выполненными по длинным сторонам ригелей на половину их толщины.

Недостатком этого каркаса является отсутствие жестких узлов и верхней несущей арматуры в стыке ригель-колонна.

Известен сборно-монолитный каркас многоэтажного здания «Казань-ХХI в» по патенту на изобретение №2281362 РФ, кл. Е04В 1/20, 2006 г., состоящий из сборных железобетонных колонн с отверстиями в уровне перекрытий и криволинейным каналом в нижней части этажной секции колонн, сборных ригелей с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, а на верхней грани опорной части прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры и круглопустотных плит перекрытия, торцевые поверхности которых выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14-16°.

Недостатком этого каркаса является выступающий снизу потолка ригель на 250-300 мм, ограничивающий возможности свободных планировок квартир без потери эстетического вида.

За прототип принят железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания по патенту на изобретение №2226593 РФ, кл. Е04В 1/18, 2004 г., состоящий из сборных или монолитных колонн и плоских сборно-монолитных дисков перекрытий, образованных монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, объединенными в плоскости перекрытия в узлах соединения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, связанные между собой межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели. Неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, и соответственно сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены с длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки,

Недостатком этого каркаса является большая трудоемкость и сложность возведения каркаса на строительной площадке и необходимость использования опалубки для замоноличивания ригелей.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение трудоемкости монтажа каркаса на строительной площадке, возможность изготовления элементов каркаса с максимальным использованием возможностей формовочного оборудования действующих заводов железобетонных изделий и повышение эстетического восприятия помещения за счет ригеля, скрытого в перекрытии.

Решение поставленной задачи достигается путем использования в качестве несъемной опалубки тонких сборных несущих и связевых ригелей, при этом несущий ригель имеет консольные выпуски арматуры для опирания на них в процессе монтажа плит перекрытия, за счет чего создается ровная потолочная поверхность на грани ригель-плита перекрытия.

Изобретение поясняется на чертежах.

На фиг.1 представлен план перекрытия, на фиг.2 - продольный разрез колонны и несущего ригеля. На фиг.3 показана схема опирания многопустотных плит перекрытия на несущий ригель, а на фиг.4 - схема армирования и замоноличивания несущего ригеля. На фиг.5 показан разрез связевого ригеля.

Каркас представляет собой железобетонную систему с жесткими, замоноличенными в построечных условиях стыками: колонна-ригель, ригель-плиты многопустотного настила. Перекрытие образовано многопустотными плитами 1 (Фиг.1), несущими 2 (Фиг.1) и связевыми 3 (Фиг.1) «скрытыми» ригелями, имеющими толщину, равную толщине пустотной плиты перекрытия. Сборные колонны 4 (Фиг.2) имеют пропуски бетона в плоскости перекрытия 5 (Фиг.2) для монолитного узлового соединения колонна-ригель. Сборная часть несущего ригеля 6 (Фиг.3) имеет консольные выпуски арматуры 7 (Фиг.3) для опирания на них в процессе монтажа плит перекрытия и создания ровной потолочной поверхности 8 (Фиг.3) на грани несущий ригель-пустотные плиты перекрытия. Многопустотные плиты перекрытия 9 (Фиг.4) опираются на несущий ригель 10 (Фиг.4) через бетонные шпонки 11 (Фиг.4), усиленные арматурой 12 (Фиг.4). Связевый ригель имеет сборную 13 (Фиг.5) и монолитную 14 (Фиг.5) части. Длинномерные колонны формуются на несколько этажей, а стыкуются по высоте с использованием «штепсельного» стыка. Несущие и связевые ригели транзитно, во взаимно перпендикулярном направлении (через колонны) объединены в узлах жесткими монолитными стыками.

Сборно-монолитный каркас, представляющий собой железобетонную систему с жесткими замоноличенными в построечных условиях стыками колонна-ригель, ригель-плиты пустотного настила с перекрытием, образованным многопустотными плитами, несущими и связевыми «скрытыми» ригелями, имеющими толщину, равную толщине многопустотной плиты перекрытия, и сборными колоннами, состыкованными по высоте при помощи штепсельного стыка и имеющими пропуски бетона в плоскости перекрытия для монолитного узлового соединения, в котором во взаимно перепендикулярном направлении объединены несущие и связевые ригели, отличающийся тем, что в качестве несъемной опалубки использованы тонкие сборные связевые и несущие ригели, при этом для создания ровной потолочной поверхности на грани ригель-плита перекрытия несущий ригель имеет консольные выпуски арматуры для опирания на них в процессе монтажа плит перекрытия.

www.findpatent.ru

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при строительстве каркасных жилых и общественных зданий повышенной этажности со сборно-монолитным перекрытием. Полезная модель направлена на создание железобетонного ригеля сборно-монолитного перекрытия, позволяющего применять его при строительстве каркасных жилых и общественных зданий повышенной этажности со сборно-монолитным перекрытием и обеспечивающего при этом надежность сборно-монолитного перекрытия, снижение трудоемкости при изготовлении и технологичность монтажных работ. Результат достигается тем, что в железобетонном ригеле сборно-монолитного перекрытия, состоящим из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющим прямоугольное поперечное сечение, по всей длине верхней грани имеются петлевые выпуски поперечной арматуры с фиксированным шагом, а по торцам железобетонного ригеля имеются выпуски продольной рабочей арматуры и шпонки треугольного сечения по одной или по две с каждой стороны. Результат достигается так же тем, что при необходимости создания более жесткого сопряжения железобетонного ригеля с колонной, на верхней грани опорной части железобетонного ригеля имеются прямоугольные или треугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры. Полезная модель поясняется на чертежах. На фиг.1 представлен железобетонный ригель (в различных вариантах). На фиг.2 показано сечение 1-1 и сечение 2-2. Предлагаемая конструкция железобетонного ригеля сборно-монолитного перекрытия позволяет использовать его при строительстве каркасных жилых и общественных зданий со сборно-монолитным перекрытием, обеспечить надежное его сопряжение с каркасом, за счет замоноличивания выпусков арматуры в перекрытии и снизить трудоемкость его изготовления, за счет использования простых опалубочных форм.

Известен железобетонный ригель, армированный нижней и верхней рабочей арматурой, изготовленный по традиционной технологии. В качестве верхней арматуры сжатой зоны использована труба, заполненная жидкостью. Труба соединена с полыми линзообразными опорными подушками, расположенными в опорных частях ригеля, промежуточными вертикальными трубками (авторское свидетельство РФ 2193638, 30.03.2001, Кл. Е04С 3/00).

Известный железобетонный ригель имеет сложное конструктивное решение, трубки и опорные подушки, предназначенные для повышения прочности, повышают трудоемкость ее изготовления, также известный железобетонный ригель применим только в сборных каркасах и не имеет жесткого сопряжения с вертикальными элементами каркаса.

Известна железобетонная балка, состоящая из бетона и высокопрочной стержневой арматуры, подвергающейся предварительному растяжению в растянутой зоне и предварительному сжатию в сжатой зоне, отличающаяся тем, что балка в продольном направлении имеет ступенчатый профиль, а напряженная арматура обрывается в пролете в соответствии с эпюрой материалов (патент РФ 30372, 25.12.2002 Кл. Е04С 3/20).

Известная железобетонная балка применима только для сборных конструкций и не имеет жесткого сопряжения с вертикальными элементами каркаса.

Наиболее близким по технической сущности является сборно-монолитный несущий ригель сборно-монолитного железобетонного каркаса здания, где сборная часть ригеля, скрытого в перекрытии, используется в качестве несъемной опалубки для создания нижней плоскости перекрытия без выступающих элементов, отличающийся тем, что монолитная часть несущего ригеля, скрытого в перекрытии, и связевого ригеля имеет высоту на 5070 мм выше верхней плоскости перекрытия (по высоте цементно-песчаной стяжки), т.е. имеет тавровое сечение, армирование которого осуществляется дифференцированно, в зависимости от изгибающего момента в сечении ригеля, что увеличивает пролет ригеля, который в процессе монтажа опирается на колонны, за счет чего исключается или минимизируется использование поддерживающей монтажной оснастки, а сборная часть ригеля имеет цилиндрическую полость по всей длине ригеля, открытую в верхней плоскости для установки арматурных каркасов (патент РФ 97405, 20.01.2010, Кл. Е04В 1/02).

Известный сборно-монолитный несущий ригель имеет сложное геометрическое очертание сборной части ригеля, что увеличивает трудоемкость его изготовления.

Полезная модель направлена на создание железобетонного ригеля сборно-монолитного перекрытия, позволяющего применять его при строительстве каркасных жилых и общественных зданий повышенной этажности со сборно-монолитным перекрытием и обеспечивающего при этом надежность сборно-монолитного перекрытия, снижение трудоемкости при изготовлении и технологичность монтажных работ.

Результат достигается тем, что в железобетонном ригеле сборно-монолитного перекрытия, состоящим из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющим прямоугольное поперечное сечение, по всей длине верхней грани имеются петлевые выпуски поперечной арматуры с фиксированным шагом, а по торцам железобетонного ригеля имеются выпуски продольной рабочей арматуры и шпонки треугольного сечения по одной или по две с каждой стороны.

Результат достигается так же тем, что при необходимости создания более жесткого сопряжения железобетонного ригеля с колонной, на верхней грани опорной части железобетонного ригеля имеются прямоугольные или треугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры.

Полезная модель поясняется на чертежах. На фиг.1 представлен железобетонный ригель. На фиг.2 показано сечение 1-1 и 2-2.

Железобетонный ригель 1 сборно-монолитного перекрытия, состоящий из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющий прямоугольное поперечное сечение, отличающийся тем, что по всей длине верхней грани имеются петлевые выпуски 2 поперечной арматуры с фиксированным шагом, а по торцам железобетонного ригеля имеются выпуски 3 продольной рабочей арматуры и шпонки 4 треугольного сечения по одной или по две с каждой стороны, отличающийся так же тем, что при необходимости создания более жесткого сопряжения железобетонного ригеля с колонной, на верхней грани опорной части железобетонного ригеля имеются прямоугольные или треугольные штрабы 5 для укладки монтажной опорной арматуры.

Предлагаемая конструкция железобетонного ригеля сборно-монолитного перекрытия позволяет использовать его при строительстве каркасных жилых и общественных зданий со сборно-монолитным перекрытием, обеспечить надежное его сопряжение с каркасом, за счет замоноличивания выпусков арматуры в перекрытии и снизить трудоемкость его изготовления, за счет использования простых опалубочных форм.

1. Железобетонный ригель сборно-монолитного перекрытия, состоящий из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющий прямоугольное поперечное сечение, отличающийся тем, что по всей длине верхней грани имеются петлевые выпуски поперечной арматуры с фиксированным шагом, а по торцам железобетонного ригеля имеются выпуски продольной рабочей арматуры и шпонки треугольного сечения по одной или по две с каждой стороны.

2. Железобетонный ригель сборно-монолитного перекрытия по п.1, отличающийся тем, что при необходимости создания более жесткого сопряжения железобетонного ригеля с колонной, на верхней грани опорной части железобетонного ригеля имеются прямоугольные или треугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры.

poleznayamodel.ru

железобетонный каркас здания со сборно-монолитным скрытым ригелем - патент РФ 2357049

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания по патенту на изобретение № 2166032 РФ, кл. Е04В 1/18, 2001 г., состоящий из колонн, перекрытия с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн во взаимно перпендикулярных направлениях, предварительно напряженной арматуры, расположенной в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в каналах перекрытия и зафиксированной на торцах перекрытия по периметру каркаса здания, и бетона омоноличивания. Перекрытие выполнено монолитным по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета, с образованием монолитных участков над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия.

Известен железобетонный каркас здания БЕЛГПИ по патенту на изобретение № 2202026 РФ, кл. Е04В 1/18, 2003 г., состоящий из колонн крайних рядов и колонн внутренних рядов прямоугольного сечения с соотношением сторон не менее 1:3. Колонны снабжены пазами для установки торцов ригелей крайних рядов и внутренних рядов. Колонны крайних рядов устанавливаются большей стороной сечения вдоль длины здания, а колонны внутренних рядов - перпендикулярно длине здания. Ригели крайних рядов входят в пазы крайних колонн и выполнены с шириной, равной или большей удвоенной толщины колонны. Для опирания плит перекрытия ригели установлены в пазах колонн ниже ригелей внутренних рядов на толщину ригеля, а ригели внутренних рядов снабжены полками, выполненными по длинным сторонам ригелей на половину их толщины.

Известен сборно-монолитный каркас многоэтажного здания «Казань-ХХI в» по патенту на изобретение № 2281362 РФ, кл. Е04В 1/20, 2006 г., состоящий из сборных железобетонных колонн с отверстиями в уровне перекрытий и криволинейным каналом в нижней части этажной секции колонн, сборных ригелей с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, а на верхней грани опорной части прямоугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры и круглопустотных плит перекрытия, торцевые поверхности которых выполнены наклонными к плоскости плиты по всей ее высоте с углом наклона 14-16°.

За прототип принят железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания по патенту на изобретение № 2226593 РФ, кл. Е04В 1/18, 2004 г., состоящий из сборных или монолитных колонн и плоских сборно-монолитных дисков перекрытий, образованных монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, объединенными в плоскости перекрытия в узлах соединения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, связанные между собой межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели. Неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, и соответственно сборные плиты в пределах каждой ячейки выполнены с длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки,

Изобретение поясняется на чертежах.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

www.freepatent.ru

Плоское железобетонное монолитное с ригелями и полостями в толще перекрытие каркасных зданий

Изобретение относится к области строительства, в частности к плоскому железобетонному монолитному перекрытию каркасных зданий. Технический результат заключается в сокращении расхода бетона и арматуры, сроков строительства и значительном увеличении пролетов каркаса здания. Перекрытие состоит из ригелей 3, балок 4, верхних 5 и нижних 6 плит и содержит в своей толще образованные между ними полости 9. Верхние плиты 5 заделаны в ригели 3 и балки 4. Нижние плиты 6 подвешены к верхним плитам 5 и оперты на боковые грани обрамляющих нижние плиты 6 ригелей 3 и балок 4. 3 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к области строительства жилых, общественных, административных, промышленных каркасных зданий любой этажности, особенно высотных, возводимых в различных, включая сейсмические, регионах.

В случаях, когда определяющей является совокупность требований гибкости планировочных решений и оформления интерьеров, а также долговечности, звукоизоляции, гигиены и пожарной безопасности, железобетонные перекрытия каркасных зданий выполняют плоскими, т.е. без свисающих балок, ребристых или вафельных нижних поверхностей либо подвесных потолков. Теми же требованиями гибкой планировки и оформления интерьеров продиктована необходимость увеличения пролетов ячейки каркаса (сетки колонн).

Известны конструкции плоских безбалочных, опирающихся непосредственно на колонны каркасных зданий перекрытий, выполняемых в виде сплошной плиты постоянной толщины (К.И.Сахновский. Железобетонные конструкции. М., 1959). Перекрытия в виде сплошной плиты получили в последние годы широкое применение в России. В связи с этим разработаны "Рекомендации по проектированию железобетонных монолитных каркасов с плоскими перекрытиями" (Зав. лабораторией теории железобетона НИИЖБ Госстроя России, д.т.н., профессор А.С.Залесов. М., 1993). Толщина плиты плоского безбалочного перекрытия зависит от размеров сетки колонн и нагрузки на перекрытие. В жилых и гражданских зданиях толщина перекрытия равна 18-20 см при размерах ячейки каркаса здания 6×6 м. При ячейках до 7×7 м и до 8×8 м толщина перекрытия соответственно равна 20-24 см и 25-30 см. При дальнейшем увеличении пролетов каркаса конструкция безригельного перекрытия со сплошным сечением плиты становится неприемлемой из-за существенного увеличения толщины перекрытия, приводящей к чрезмерному увеличению расхода бетона, а также нагрузки на перекрытия, колонны и фундаменты. Указанный недостаток усугубляется при строительстве зданий в сейсмических регионах, т.к. увеличение веса перекрытий приводит к увеличению усилий от сейсмики в элементах каркаса.

Известна также конструкция плоского железобетонного безригельного перекрытия каркасных зданий, выполняемая в монолитном и сборном вариантах (патент США №5396747,1995). В ней для снижения собственного веса перекрытия и увеличения ее несущей способности в толще плиты перекрытия размещают полые пластиковые шары и другие (составные) пустотообразователи, что приводит к возможности увеличения пролетов каркаса при приемлемом расходе бетона и арматуры. Недостатком этой конструкции является большое число пустотообразователей и необходимость изготовления составных сферически-цилиндрических пустотообразователей для каждой толщины перекрытия, что усложняет выполнение перекрытия на месте строительства.

Однако самый существенный и общий недостаток названных аналогов, выбранных по совокупности конструктивных решений в качестве прототипа, присущ плоским безригельным перекрытиям каркасных зданий как таковым. Независимо от того, используется ли плита сплошного сечения или плита с пустотообразователями, в любом сечении и направлении безригельного перекрытия моменты инерции равны и перекрытие рассматривается при расчетах как диск, опертый на колонны. Поэтому нагрузка от такого перекрытия при расчетах заменяющих рам во взаимноперпендикулярных направлениях каркаса учитывается дважды, что приводит к почти двукратному расходу арматуры по сравнению с суммарным расходом арматуры на все элементы перекрытия с ригелями, т.к. в перекрытии с ригелями нагрузка от перекрытия на ригели, окаймляющие ячейки каркаса во взаимноперпендикулярных направлениях, распределяется по грузовым площадям.

Целью настоящего изобретения является сокращение расхода бетона и арматуры, а также сроков строительства каркасных зданий с плоскими монолитными железобетонными перекрытиями при одновременной возможности значительного увеличения пролетов каркаса здания.

Для достижения указанной цели необходимо плоское железобетонное монолитное перекрытие выполнить состоящим из верхних плит, опирающихся на ригели и перекрестные балки, а также нижних плит, совмещеных своими нижними поверхностями с нижними гранями ригелей и балок. При этом между указанными элементами конструкции в толще перекрытия образуются полости. Предлагается плиты изготавливать в пакете, находящемся на проектной отметке верхней плиты, таким образом, чтобы нижние плиты служили для верхних плит опалубкой. Ригели и балки бетонируют одновременно с верхними плитами. После изготовления верхних плит нижние опускают в проектное положение посредством телескопических стоек и подвешивают за верхние плиты арматурными петлями. Опускание нижних плит производят в удобное для строймонтажных работ время, что обеспечивает беспрерывное бетонирование. Зазоры между торцами нижних плит и боковыми гранями ригелей и балок автоматически заделываются бетоном при опускании плит. Опалубка, а также обеспечивающие проектное положение нижних плит маяки и другие элементы используются в качестве инвентарных.

Так как верхние плиты опираются на окаймляющие ячейки каркаса ригели и перекрестные балки по контуру, нагрузка от перекрытия на ригели и балки распределяется по грузовым площадям и в результате значительно уменьшаются изгибающие моменты во всех элементах перекрытия, что приводит к экономии бетона и арматуры до двух раз по сравнению с перекрытиями со сплошной плитой и до 30% бетона и 40% арматуры по сравнению с известными безригельными перекрытиями с пустотообразователями в толще плиты.

Высота плоского с полостями перекрытия (hпер) - расстояние от нижней ее плоскости (потолочной) до верхней - зависит от размеров сетки колонн и нагрузки на перекрытие. При необходимости высоту предлагаемого перекрытия можно увеличить на 8-15% и более по сравнению с известным безригельным перекрытием, причем в силу того, что перекрытие содержит полости, это не приведет к такому же увеличению расхода бетона на все перекрытие, но позволит возводить каркасные здания с плоскими перекрытиями с сеткой колонн больших размеров - 12×12 м и более - благодаря увеличению несущей способности ригелей и балок каркаса.

Осуществление предлагаемого перекрытия поясняется чертежами (фиг.1-фиг.20) согласно нижеследующему перечню.

На фиг.1 изображен план плоского монолитного перекрытия 1 каркасного здания в завершенном виде, где 2 - колонны, 3 - ригели, 4 - балки (перекрестные), 5 - верхняя плита.

Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 перекрытия в завершенном виде, где 2 - колонна, 3 - ригель, 4 - балка, 5 - верхняя плита, 6 - нижняя плита, 7 - петля из арматуры, 8 - пластиковая труба, 9 - полость, 10 - усеченная пирамида.

Фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 перекрытия в пакете после бетонирования, где 2 - колонна, 3 - ригель, 4 - балка (перекрестные), 5 и 6 соответственно верхняя и нижняя плиты в пакете, 7 - петля из арматуры, 10 - усеченная пирамида, 11 - разделительная пленка между плитами 5 и 6, 12 - опалубка.

Фиг.4 и 5 - соответственно план плиты 6 и ее сечение (В-В), где 7 - петли, 10 - усеченные пирамиды. lпл - размер плиты 6, lк - вылет консоли, lр.пр - расчетный пролет плиты между петлями (подвесками).

На фиг.6 - разрез перекрытия, где 3 - ригель, 4 - балка, 5 - верхняя плита, 6 - нижняя плита, 7 - петля, 10 - усеченные пирамиды, 11 - разделительная пленка, 12 - опалубка, 13 - деревянная рама, поддерживающая опалубку 12, 14 - телескопические стойки с песочницами или стойки с домкратами, поддерживающие раму 13.

Фиг.7 - фрагмент разреза перекрытия в пакете после завершения бетонирования, где 3 - ригели, 4 - балка, плиты 5 и 6 в пакете, 7 - петля, 10 - усеченная пирамида, 11 - разделительная пленка, 12 - опалубка, 15 - нижние и верхние сетки плиты 6,16 - арматурный стержень, 17 - арматурные каркасы ригеля 3 и балки 4, 18 и 19 - планки, 20 - деревянный брус, 21 и 22 - стальные клинья, привязанные к петле 7.

Фиг.8 и фиг.9 (вид по С-С на фиг.8) - проекции узла подвески нижней плиты за верхнюю плиту, где 5 - верхняя плита, 6 - нижняя плита, 7 - петля, 10 - усеченная пирамида, 12 - опалубка, 15 нижняя и верхняя сетки плиты 6, 16 - арматурный стержень, 21 и 22 - стальные клинья. hпл - толщина плиты, hпир - высота усеченной пирамиды.

На фиг.10 и фиг.11 (вид по Е-Е на фиг.10) - проекции неподвижного элемента маяка, где 23 - подвешиваемый неподвижный элемент маяка, 27 - уголки.

На фиг.12 и фиг.13 (вид по F-F на фиг.12) - проекции перемещаемого элемента маяка, где 24 - приставной, вертикально перемещаемый элемент маяка с прорезью в центре, 27 - уголки.

Фиг.14 - фрагмент вида снизу перекрытия с прикрепленными к нижним граням ригелей 3 и балок 4 элементами маяков 23 и 24, 25 - Г-образные элементы, 28, 29, 30 - элементы, прижимаемые уголками 27 элементов 23 маяков, и 34, 35, 36 - элементы, прижимаемые уголками 27 элементов 24 маяков, 37 - канавки, 38 - кондукторы.

Фиг.15 (сечение по L-L на фиг.14) - узел опирания нижней плиты по достижении проектного положения, где 6 - нижняя плита, 3 - ригель, 4 - балка, 6 - нижняя плита, 23 - неподвижный элемент маяка, 24 - приставной вертикально перемещаемый элемент маяка, 25 - Г-образный элемент для крепления элемента 23 маяка к ригелям 3 и балкам 4, 26 - болт, 28, 29, 30 - элементы канавки 37 (дно), 31 - стальная планка, 32 - болты, 33 - пружинные шайбы, 39 - выступ в торце плиты 6, 40 - зазор между ригелем 3 или балкой 4 и плитой (пунктиром показана плита 6 в момент посадки на элемент 24 маяка при ее опускании), 41 - впадина.

На фиг.16 (сечение L-L на фиг.14) и фиг.17 (сечение Н-Н на фиг.16) изображен узел подвески неподвижного элемента маяка, где 3 - ригель, 4 - балка, образовавшийся после изъятия планки 18, 23 - неподвижный элемент маяка, 25 - Г-образный элемента для крепления элемента 23 маяка, 26 - болт, 27 - уголки, 28, 29, 30 - Г-образные элементы из ламинированной фанеры, 41 - впадины, 42 - паз.

На фиг.18 (сечение L-L на фиг.14) и фиг.19 (сечение K-K на фиг.18) изображен узел крепления неподвижного элемета маяка к подвижному, где 3 - ригели, 4 - балки, 23 и 24 - элементы маяков, 25 - Г-образный элемент, 27 - уголки, 31 - стальная планка, 32 - болты, 33 - пружинные шайбы, 34, 35, 36 - стенки канавок, 37 - канавка.

Фиг.20 (сечение М-М на фиг.14) - узел опирания нижней плиты в проектном положении, где 3 - ригели, 4 - балки, 27 - уголки, 28, 29, 30 - Г-образные элементы, 34, 35, 36 - вертикальные стенки канавок, 38 - деревянный кондуктор, 40 - забетонированный зазор, 43 - бетонная шпонка.

Плоское с полостями железобетонное монолитное перекрытие 1 каркасных зданий (фиг.1 и 2) опирают на железобетонные или стальные колонны 2 каркаса посредством ригелей 3. В ригели 3 заделывают (опирают) балки 4. Верхние плиты 5 опирают на ригели 3 и балки 4, а нижние плиты 6 подвешивают посредством арматурных петель 7 за верхнюю плиту 5 каждую (фиг.2, 3, 4, 5, 6). На петлю надевают пластиковую трубу 8, в которую заливают цементопесчаный раствор (фиг.2). Между плитами 5 и 6, ригелями 3 и балками 4 образуются полости (фиг.2). Исходя из размеров ячеек каркаса здания и их формы (квадратной либо прямоугольной), ячейка перекрытия может быть разделена балками 4 на четыре, шесть, восемь и более частей.

Плиты 5 и 6 изготавливают в пакете на уровне проектной отметки верхней плиты 5 перекрытия 1 (фиг.3, 6). Для отделения плиты 5 от плиты 6 после схватывания (затвердения) бетона плиты 6 на ней расстилают разделительную полиэтиленовую пленку 11 (фиг.3, 6, 7). В процессе бетонирования плит 6 в местах их подвески петлями 7 над плитами 6 выполняют усеченные пирамиды 10 (фиг.3, 4, 5), которые размещают в толще плит 5 и отделяют от последних разделительной пленкой 11 (фиг.3, 6). Петли 7 располагают на расстоянии lk=1/5÷1/4,5 размера пролета плиты 6 от ее краев (фиг.4, 5), создавая консоли в подвешенной плите 6 в пакете и в процессе ее опускания (фиг.3, 5, 6, 7).

Выполнение плоского с полостями железобетонного монолитного перекрытия 1 каркасных зданий начинают с изготовления инвентарных многократно используемых опалубок 12 (фиг.3, 6, 7) с бортами для граней ригелей 3 и балок 4.

Опалубку 12 изготавливают из ламинированной фанеры и деревянных брусьев. Готовую опалубку краном доставляют на место изготовления плит 5 и 6 и устанавливают на раму 13 из деревянных брусьев, опирающихся на телескопические стойки 14 с песочницами или на стойки с гидравлическими домкратами (фиг.6). Затем укладывают арматурные сетки 15 (фиг.7) нижней и верхней зон плиты 6 усеченных пирамид 10 и арматурные стержни 16. Петли 7 зацепляют и привязывают за стержни 16 (фиг.7, 8, 9). Устанавливают опалубки усеченных пирамид 10 и производят бетонирование плиты 6. Армирование каркасами 17 (фиг.7) ригелей 3 и балок 4 производят параллельно с изготовлением плит 6. В нижней части ригелей 3 и балок 4 к арматурным каркасам 17 закрепляются планки 18, 19 (фиг.7), примыкающие к бортам опалубки 12 для образования бороздок и впадин после их изъятия.

Т.к. объем работ по устройству плит 6 незначителен, их устройство завершается раньше, чем армирование ригелей и балок, и поэтому бетон плит 6 успевает схватиться. Его накрывают пленкой 11, предварительно убирают опалубку усеченных пирамид, производят армирование плит 5, после чего одновременно бетонируют ригели 3, балки 4 и плиты 5 данной захватки. Таким образом ведутся работы по выполнению всего перекрытия, по своей технологии идентичные выполнению известных плоских перекрытий, а по затратам времени меньшие благодаря меньшим расходам арматуры и бетона.

Распалубка плит 6 производится после приобретения бетоном плит 5 и 6 распалубочной прочности. Суммарный вес плиты 6 с опалубкой 12 в зависимости от размеров плиты 6 колеблется в пределах 1,5-3,0 тонн. После опускания плиты 6 на 8-10 мм ее подвешивают за плиту 5 посредством продевания в проушины петель 7 деревянных брусьев 20 длиной около 0,6 м и забивки стальных клиньев 21 и 22 (фиг.7) на поверхности плиты 5. Затем производят распалубку плит 5 и 6. По завершении распалубки извлекают планки 18 и 19 (фиг.7). На их местах в боковых гранях ригелей 3 и балок 4 остаются бороздки и впадины (фиг.7).

Опускание плит 6 в проектное положение производят без использования крана в удобные для строймонтажных работ время. Для установки плит 6 в проектное положение при ее опускании и заделке бетоном зазоров между торцами плит 6 и боковыми гранями ригелей 3 и балок 4 используют стальные сварные элементы 23 и 24 маяков, где элемент 23 - неподвижная часть маяка (фиг.10,11), а элемент 24 - приставная вертикально перемещающаяся часть маяка (фиг.12, 13). Посредством Г-образных стальных элементов 25 и болтов 26 (фиг.14, 15) к нижним плоскостям ригелей 3 и балок 4 подвешивают элементы 23 (фиг.14, 15, 16, 17). К элементу 23 приставляют элемент 24 со стальной планкой 31 (фиг.15), на которой имеются два отверстия, соосных с отверстиями с резьбой в элементе 23, и двумя болтами 32 с пружинными шайбами 33 привинчивают к элементу 23 (фиг.15) так, чтобы можно было установить вертикальные стальные элементы 34, 35, 36, создающие стенки канавок, на угольники 27 элемента 24 (фиг.12, 13, 14, 15, 18, 19,). Элемент 24 устанавливают выше элемента 23 на высоту плиты 6 (фиг.18). Противоположными стенками канавок 37 служат боковые грани ригелей и балок (фиг.18, 20). Бетон укладывают в канавки 37 по всему периметру плиты 6 за исключением мест, примыкающих к элементу 25.

По завершении укладки бетона в канавки 37 из петель 7 извлекают деревянные брусья 20 и клинья 21, 22. Последние по два вставляют в проушины петель и привязывают к ней для страховки плиты 6 от падения, после чего начинают плавное опускание плиты 6 четырьмя телескопическими стойками, снабженными песочницами либо стойками с домкратами.

Проектное положение плиты 6 в плане обеспечивается деревянными кондукторами 38 (фиг.14, 20), которые устанавливают в канавки по две штуки на каждой стороне по контуру плиты 6. Опускаясь, плита 6 садится на элементы 24, 34, 35, 36 и продолжает опускаться вместе с ними (фиг.15, показано пунктиром). Достигнув бетона, плита 6 начинает выступом 39, который имеется по всему ее контуру, прижимать бетон к своим торцевым граням (фиг.15, 21). Уложенный в зазор 40 бетон проникает в пазы, и в них образуются бетонные шпонки 43 (фиг.20). Достижение проектной отметки плитой 6 фиксируется примыканием верхнего торца планок 31 к низу верхней полки швеллера приставной части 24 маяка (фиг.15). Верхний выступ 39 плиты 6 препятствует консолям плиты 6 опуститься ниже.

Подвешенная петлями 7 плита 6 посредством заделки бетоном зазоров 40 и образования шпонок 43 опирается консолями на ригели 3 и балки 4 (фиг.20), тем самым образуя трехпролетную неразрезную в обоих направлениях плиту.

После установки плиты 6 в проектное положение производят окончательное подвешивание плиты 6 за плиту 5. На петли 7 одевают пластиковые трубы 8 и заливают цементопесчаным раствором, а на поверхности верхней плиты 5 в проушины петель 7 окончательно забивают стальные клинья: снизу - 21, сверху - 22 (фиг.8 и 9). После забивки клиньев клинья и проушины обкладываются цементопесчаным раствором. Затем убираются телескопические стойки и элементы 24, 28, 29, 30, 34, 35 и 36. Если с другой стороны ригелей 3 и балок 4 будет производиться опускание плит 6 и заделка зазоров, то элемент 23 оставляют, если нет - его тоже снимают. Затем из зазора 40 извлекают элемент 25, предварительно повернув его на 90 градусов (фиг.15).

Все фанерные и стальные элементы являются инвентарными и могут использоваться как на данном здании, так и на других. При выполнении перекрытия в нем оставляют только пластиковые трубы 8, разделительные полиэтиленовые планки 11, стальные клинья 21, 22 и деревянные кондукторы 38.

Подвеска нижних плит перекрытия за верхнюю плиту обеспечивает:

а) беспрерывное бетонирование перекрытия;

б) изготовление нижних и верхних плит в пакете;

в) большую оборачиваемость опалубки 12 нижних плит 6 с бортами для боковых граней ригелей 3 и балок 4 и возможность производить лишь их распалубку без опускания плит на проектную отметку, которое осуществляют позже в удобное для строймонтажных работ время;

г) исключение предварительного устройства в нижних частях ригелей и балок консольных выступов для опирания нижних плит. Изготовление опор весьма усложнит конструкцию перекрытия и технологию выполнения перекрытий с полостями. При опирании нижних плит на опоры в нижних частях ригелей и балок без подвески увеличится расчетный пролет нижних плит и их толщина.

Выполнение нижней подвесной плиты с консолями уменьшает ее расчетный пролет на величину вылетов двух консолей и уменьшает толщину плиты.

Выполнение усеченных пирамид 10 над подвешенной нижней плитой 6 и размещение их в толще верхней плиты 5 в процессе изготовления плит создает возможность:

а) выполнять нижние и верхние плиты в пакете, что упрощает технологию выполнения перекрытия;

б) увеличить сечение опор подвешенных плит в местах подвесок;

в) уменьшить толщину подвешенной плиты;

г) обеспечить прочность и уменьшить деформируемость нижних плит;

д) увеличить надежность анкеровки в бетоне арматурных петель.

Впадины, образующиеся в нижней зоне верхней плиты от усеченных пирамид 10 над нижней плитой 6 в процессе их изготовления в пакете, располагаются в местах минимальных изгибающих моментов и перерезывающих сил и не влияют на прочность и деформируемость верхней плиты.

Заявленное плоское железобетонное монолитное перекрытие каркасных зданий, состоящее из ригелей, балок, верхних и нижних плит, по сравнению с известными перекрытиями обеспечивает:

а) снижение расхода объема бетона на устройство перекрытия. Приведенная толщина бетона перекрытия hпр.б=Vбет/Fпер=(0.6-0.4)hпер;

Vбет - объем бетона, расходуемый на перекрытие;

Fпер - площадь перекрытия;

hпер - высота перекрытия, равная расстоянию от потолочной плоскости до верхней плоскости перекрытия.

По сравнению с известными плоскими перекрытиями сплошного сечения экономия бетона составляет от 40% до 65% и до 30% по сравнению с перекрытиями с пластиковыми пустотообразователями;

б) распределение нагрузки от плит перекрытий, опертых по контуру на окаймляющие ячейки каркаса перекрестные балки и ригели по грузовым площадям, что с учетом п.а) обеспечивает экономию арматуры до 50% по сравнению с известным перекрытием с плитой сплошного сечения и до 40% по сравнению с плоскими перекрытиями с пустотообразователями;

в) возможность увеличить на 8-15% и более высоту перекрытия (hпер), что не приводит к такому же увеличению расхода бетона во всем перекрытии, как в известных перекрытиях с пустотообразователями, в которых увеличение высоты связано с изменением диаметра полых шаров и увеличением расхода бетона;

г) обусловленное эффектом по п.п. а) и в) снижение нагрузки на колонны и фундаменты, приводящее к экономии бетона и арматуры в последних;

д) обусловленную эффектом по п.п. а), б) и в) возможность возводить каркасные здания с большими размерами сетки колонн - 12,0×12,0 м и более;

е) обусловленное эффектом по п.п. а) и в) снижение сейсмических нагрузок на здание, приводящее к экономии арматуры и бетона;

ж) обусловленное эффектом по п.п. а), б) и г) сокращение времени на устройство перекрытия;

з) исключение применения пластиковых пустотообразователей.

1. Плоское железобетонное монолитное перекрытие каркасных зданий, отличающееся тем, что оно состоит из ригелей, балок, верхних и нижних плит и содержит в своей толще образованные между ними полости, при этом верхние плиты заделаны в ригели и балки, а нижние плиты подвешены к верхним плитам и оперты на боковые грани обрамляющих нижние плиты ригелей и балок.

2. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что верхние и нижние плиты бетонированы в пакете на уровне проектной отметки верхней плиты, при этом нижние плиты служат для верхних опалубкой и над нижними плитами выполнены составляющие с ними единое целое утолщения, размещенные в толще верхних плит.

3. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что нижние плиты зафиксированы в проектном положении маяками, обеспечивающими совмещение нижних плоскостей нижних плит и нижних граней ригелей и балок, а зазоры между торцами нижних плит и боковыми гранями ригелей и балок заделаны бетоном.

4. Перекрытие по п.2 или 3, отличающееся тем, что в проектном положении нижние плиты подвешены к верхним плитам арматурными петлями, проходящими через центры утолщений в нижних плитах.