Железобетонный монолитный каркас многоэтажного здания: Железобетонный каркас: сборный (основные элементы)

Содержание

Железобетонный каркас: сборный (основные элементы)

Железобетонный каркас применяют в процессе возведения многоэтажных зданий и частных домов. Соблюдение техники строительства и использование надежных материалов придаст прочности сооружению.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы незаменимы при сооружении высотных зданий, т.к. обладают отличной прочностью. При частном строительстве допустимо выбирать материалы с менее хорошими характеристиками. В связи с этим использование стального каркаса железобетонного при частном строительстве является экономически необоснованным.

Основные преимущества применения материала:
  • высокая несущая способность;
  • огнестойкость;
  • длительная эксплуатация;
  • малые эксплуатационные расходы;
  • надежность конструкции;
  • затраты на производство таких изделий намного ниже, чем на конструкции из камня или металла;
  • длина пролетов позволяет создавать большие помещения без дополнительных опор (перегородок, колонн).
Недостатки материала:
  • большая плотность;
  • необходимость выдержки до приобретения прочности;
  • высокая звуко- и теплопроводность;
  • трудоемкость ремонтных работ, усиления конструкции;
  • материал может покрыться трещинами из-за усадки и силовых воздействий.

Виды, где используется в строительстве

Различают 3 вида таких конструкций:
  1. Монолитный. Производится путем заливки опалубки бетонным составом. Монолитные изделия не имеют ограничений по размеру, типу колонн и т.д. Они прочны, способны распределять нагрузку на балки и плиты перекрытия, благодаря чему удается сэкономить используемые материалы. Требуют использования термоизоляции, если применяются для возведения стен и перегородок. Чтобы соорудить такой вид конструкции, необходимо бетонную смесь заливать в съемную опалубку, т.к. это ускорит процесс.
  2. Сборный. Применяется при сооружении промышленных зданий и в условиях индивидуального строительства. Сборный железобетонный каркас многоэтажного здания дает возможность работать при низкой температуре. Его основные элементы (колонны, ригели, основы лестничных проемов) производятся на заводе, а собираются непосредственно на строительстве.
  3. Сборно-монолитный. Основой технологии является несущий каркас, который состоит из железобетонных элементов заводского изготовления (колонны, ригели, пустотные плиты). Благодаря этому представляется возможной сборка каркасов с большим расстоянием между несущими элементами. Жесткость и устойчивость конструкции достигается узлами сопряжения ригелей с колоннами. Бетонирование швов между плитами создает жесткий диск перекрытия.

Технология строительства железобетонных каркасных конструкций

От типа металлической конструкции и количества этажей зависит способ возведения здания. Различают сборные, монолитные и комбинированные конструкции.

Первый вариант имеет ряд преимуществ:
  1. Отсутствие необходимости подогрева рабочего места зимой, что существенно экономит затраты на энергоресурсы.
  2. Возможность оставлять железобетонные материалы на стройке, что обеспечивает непрерывность процесса сборки конструкции.
  3. Уменьшение необходимости непрофессиональной рабочей силы.
  4. Наличие дополнительного пространства, которое отсутствует при монолитном строительстве.
  5. Элементы каркаса изготовляются на заводе, что позволяет обойтись без сварочных работ.
  6. Быстрота сооружения здания.
  7. Достижение прочности сразу после установки.

Среди недостатков — большой расход материала на опоры, ограничение в формах, которые по умолчанию установлены заводом-изготовителем, т.к. арматура не поддается сгибанию.

Сборные конструкции

При возведении многоэтажных домов используют следующие типы сборных каркасов:
  1. Связевый. Представляет собой пространственную конструкцию и колонны, которые шарнирно прикреплены к ней при помощи ригелей. Обеспечение жесткости происходит неравномерно. Из-за шарнирного крепления колонны почти не сопротивляются горизонтальным сдвигам. Элементы сжимаются вертикальными нагрузками (несущие стены, внутренние перегородки, плиты перекрытия).
  2. Рамно-связевый. Отличается от предыдущего типа жестким креплением колонн и балок.
  3. Рамный. Колонны и ригели закреплены жестко. Они образуют плоские и пространственные рамы в 2-3 направлениях. Жесткость обеспечивается равномерно всеми составляющими системы. На несущую способность рамы влияет каждый элемент в отдельности, параметр снижается при увеличении шага установки колонн и с повышением высоты этажа.

Чтобы элементы каркаса было удобно транспортировать, на них устанавливаются специальные петли или проделываются отверстия. На строительной площадке детали сваривают.

Конструкция таких каркасов предполагает наличие железобетонного фундамента. На нем монтируют колонны с промежутками 6-12 м. Для фундаментных балок применяют бетон марок 200-400. Эти элементы будут служить опорой несущим стенам. Балки размещают так, чтобы уровень пола был на 3 см выше их верхней стороны. Пустое пространство заливается бетоном. Для этого подходит марка 100.

Для того чтобы пол был защищен от промерзания, а также, чтобы на нем не сказывалось влияние почвы на балки, производят гидроизоляцию. Большие конструкции возводятся при помощи колонн 1.020, приспособленных к нагрузке до 500 т, что равняется 10 этажам. Наружные стены возводят из ячеисто-бетонных блоков, уложенных в 1 ряд. Благодаря нулевой жесткости сохраняется пластичность фасада. Блоки укладывают на балки или плиту перекрытия.

При строительстве несущей конструкции из блоков маленького размера кладку можно производить в 1 или несколько слоев. На этапе конструирования подобного строения нужно убедиться, что кладка не служит опорой каркаса. Толщина стен подбирается с учетом теплоизоляционных требований. В жилых домах этот параметр должен быть равен 50 см.

Ячеисто-бетонные блоки подходят и для внутренних перегородок (между комнатами, квартирами). Эти стены являются для каждого этажа самостоящими. Во время планирования толщины перегородок и перекрытий в первую очередь учитываются требования звукоизоляции (больше 50 дБ).

Существуют нормативные документы для расчета параметра. Он зависит от используемых блоков, раствора, бетона и пр. Избавиться от посторонних звуков поможет минплита, которой заполняются пустоты. Плотность материала должна находиться в пределах 80-100 кг/м³.

Рекомендуемая толщина межкомнатных стен — 12 см, звукоизоляционный параметр — минимум 43 дБ.

Сборный каркас чаще всего применяется при возведении 2-5-этажных промышленных построек. Если строится более высокое здание, требующее больших крановых нагрузок, то целесообразно использовать стальное основание. Его составляющие (колонны, ригели и связующие элементы) бывают сплошные или решетчатые. Их изготавливают из швеллеров, уголков и прочих профилей, скрепленных при помощи сварочного аппарата.

Каркасы с опорами из камня устанавливают при возведении невысоких строений при отсутствии больших пролетов и чрезмерных нагрузок. Несущую способность повышают за счет армирования стальной сеткой, арматурой или усиливают, применяя железобетонные сердечники.

Сборно-монолитные каркасы

При применении таких каркасов можно снизить трудоемкость работ и уменьшить их срок, сохранив основные достоинства монолитных конструкций.

В этом варианте колонны и балки бетонируются в опалубке с тонкими стенками и квадратным сечением. Стыки арматуры и опалубки замоноличиваются, когда колонны и балки заливаются бетоном.

Элементы изготавливают из обыкновенного или преднапряженного бетона. При этом толщина стенок должна находиться в пределах 8-12 см. Если используется обыкновенный бетон, потребуется дополнительное армирование.

Технология возведения такой конструкции:
  1. Колонны монтируются в выемку в ж/б плите, на которой размещаются панели с пустотами, сверху устанавливают пролетные элементы.
  2. Арматурную сетку, которая расположена между панелями приваривают к армопрутьям пролетных элементов.
  3. Заливают бетонную смесь.

Монолитный каркас

Монолитный каркас можно соорудить при помощи как съемной, так и несъемной опалубки. Второй тип чаще применяется для возведения невысоких частных домов. После того как опалубку заливают бетоном, она соединяется с другими элементами и выполняет роль несущей конструкции. В современном строительстве ее изготавливают из разных материалов, в т.ч. из пенопласта.

В зависимости от конструкции опалубки бывают 2 видов:
  1. Щитовой. Опалубку такого типа создают из отдельных деталей, которые соединяются специальными крепежными элементами. Таким образом формируют емкость для заливки бетона, который станет основанием будущей постройки.
  2. Туннельный. Опалубку приобретают в собранном виде, из-за чего такой тип конструкции подойдет не для всех монтажных работ. Купленные изделия не подлежат изменениям. Их заполняют раствором сразу после установки.

Если требуется большой объем бетона, его заказывают на предприятии. В другом случае раствор можно замесить самостоятельно.

После завершения работ по укладке бетона необходимо перейти к его уплотнению: это убережет конструкцию от образования пустот. Для выполнения задачи подойдут специальные инструменты (глубинный, а также поверхностный вибратор и пр.).

При помощи уплотнения монолитный каркас станет максимально прочным. После завершения процесса переходят к армированию конструкции. Особенности технологии позволяют реализовывать различные дизайнерские идеи.

Повышение эффективности монолитного каркасного жилья

Несмотря на то что монолитный каркас приобрел доверие строителей, его свойства постоянно улучшают: повышают прочность, снижают расход материалов. Для достижения этих целей применяют бетоны более высоких марок. Благодаря этому удается снизить расход арматуры и стоимость постройки. Каркас здания считается эффективным, если армирование превышает 3%.

Монолитную конструкцию оптимизируют следующими способами:
  • по марке бетона;
  • по сечению железобетонных компонентов;
  • по проценту армирования в бетоне.

При возведении монолитного здания руководствуются способом, который предполагает заглубление коробки сооружения на 2 этажа. При помощи этого метода удается сделать конструкцию максимально надежной, т.к. нагрузки передаются высокопрочным пластовым почвам.

Несмотря на эффективность, эта технология редко применяется при возведении домов высотой до 3 этажей включительно. Причина заключается в высокой стоимости такого строения (сооружение деревянной опалубки, применение дорогостоящей техники и пр.). При обустройстве невысоких зданий чаще применяют сборные каркасы, которые обладают достаточной прочностью, при этом стоят намного дешевле.

Монолитный железобетонный каркас здания

Железобетонные монолитные конструкции

Каркас называется полным, если на него передаются все вертикальные нагрузки, и неполными, если часть их передается стенам, например, при наружных несущих стенах. Конструктивные схемы каркасов и методы обеспечения их устойчивости.
Каркасные здания могут иметь два, три и более пролетов с размерами для помещений чаще всего 6—8 м, для коридора — 2—4 м

 

Рис. 1. Схемы постановки наружного ограждения в каркасном здании
с — при монолитном каркасе;

б — при сборном каркасе; в — деталь ограждения при моно­литном железобетонном каркасе; г — то же, при стальном каркасе; 1 — бортовая балка; 2 — консоль; 3 — наружная грань стойки; 4 — наружная грань балки; 5 — облицовочный кирпич; 6 — керамические блоки; 7 — плитная теплоизоляция; 8 — труба отопления; 9 — шлакобетон­ные камни; 10 — стальная колонна

Продольный шаг принимается 3—6 м. Каркасы различаются по материалу и способу изготовления: стальные, железобетонные монолитные и железобетонные сборные. Встречаются также комбинированные системы, в которых одни элементы делаются из сборного железобетона или стали, другие железобетонные монолитные.

Например, для придания зданию необходимой жесткости и обеспечения его устойчивости при стальных или сборных железобетонных колоннах перекрытия делаются иногда железобетонными монолитными. В крупных гражданских зданиях большой этажности и в зданиях с большими помещениями, имеющими разнообразные формы и размеры, применяются стальной каркас и монолитный железобетонный. В зданиях, допускающих композицию из однообразных ячеек с одинаковыми пролетами и шагом несущих конструкций, применяется сборный железобетонный каркас.

Ограждения делаются полностью или частично вынесенными на бортовых балках за грани стоек, либо ставятся заподлицо с ними с устройством отепляющих пилястр. При стальных и монолитных железобетонных каркасах рекомендуются два последних способа, не требующих большого выноса бортовых балок и скрывающих частично или полностью стойки в толще ограждения (рис. 1, а). Полностью выносное ограждение применяется при сборных железобетонных каркасах (рис. 1, б)

Температурные швы в каркасах чаще всего выполняются в виде спаренных колонн на общем фундаменте с разрезкой между ними всего здания в одной вертикальной плоскости (рис. 2, а). Размер зазора между колоннами должен обеспечить возможность горизонтального расширения элементов здания. Он заполняется в ограждающих конструкциях, так же как в массивных стенах.

 

Рис. 2. Схемы деформационных швов в каркасах
а и б — температурных; в и г — осадочных; 1 — шов на спаренных стойках; 2 — шов на скользящей опоре; 3 — шов с помощью вкладыша; 4 — шов между
консолями

Другой тип конструкции температурного швазаключается в опирании прогонов каркаса или обвязочных балок одной части здания на консоли стоек другой с обеспечением горизонтального сколь ния между ними (рис. 2, б). Осадочный шов в каркасном здании делает также путем спаренных колонн, но на раздельных фундаментах или в сер дине шага конструкций: при расстоянии между стойками не более 3 м на встречных консолях (рис. 2, г), при большем расстоянии — путем свободно опертого участка перекрытия, допускающего перекос (см. рис. 2)

Монолитный железобетонный каркас представляет жесткую пространственную систему, состоящую из стоек, поперечных и продольных ригелей, а также монолитных железобетонных перекрытий. По сравнению со стальным каркасом на него идет значительно меньше стали. Однако он требует возведения сложных лесов и опалубки и длительных сроков для достижения проектной прочности.

Разновидностью его является монолитный железобетонный каркас с жесткой арматурой. Он характеризуется тем, что стальной арматурой его элементов являются прокатные стальные профили, образующие стальной каркас, рассчитываемый на обеспечение 60—80% требуемой прочности. Параллельно его монтажу, с отставанием на несколько этажей, все стальные элементы обетониваются в подвижной опалубке с дополнением стержней гибкой арматуры для восприятия краевых, растягивающих напряжений в бетоне.

Монолитный железобетонный из жесткой арматуры

Каркас из жесткой арматуры используется для устройства подмостей для всех монтажных работ. По сравнению со стальным каркасом в железобетонном каркасе с жесткой арматурой экономия стали достигает 44%. Ограждения каркасных зданий нестандартного типа чаще всего делаются в виде заполнения по каркасу из мелко-штучных материалов, таких, как облегченные виды кирпича, пустотелые керамические и легко-бетонные камни: природные камни легких пород. При особых архитектурных требованиях или применении атмосферо-неустойчивых материалов ограждения выполняются разнородными с различного вида облицовками

Каркасы зданий

Полный и неполный каркасы многоэтажных зданий

   В современном многоэтажном строительстве широко применяют каркасную конструктивную схему с полным каркасом и самонесущими или навесными стенами и с неполным каркасом и несущими стенами. По роду материалов каркасы в этих зданиях выполняют преимущественно из железобетона, но в малоэтажных каменных зданиях иногда применяют внутренний каркас с кирпичными столбами. Стальной каркас применяют в гражданских и промышленных зданиях при значительной высоте или больших пролетах. Кирпичные столбы внутреннего каркаса устраиваются из полнотелого кирпича на растворах высоких марок. Для увеличения несущей способности столбов применяют поперечное или продольное армирование, в первом случае сетки из проволоки укладывают через 2—4 ряда в швы кладки, во втором — вертикально установленные стержни арматуры снаружи столба связывают хомутами и покрывают защитным слоем раствора.

   Железобетонные каркасы разделяются на сборные и монолитные, причем первые являются более индустриальными. Монолитный каркас применяют редко, в уникальных зданиях или по особым технологическим требованиям. Колонны и прогоны в монолитном каркасе, армированные стержнями продольной арматуры и поперечными хомутами, составляют единое целое. Бетонирование каркаса осуществляется в опалубке.

   Сборные железобетонные каркасы (рис. 19) являются основным типом каркасов многоэтажных зданий. Этот каркас в гражданских зданиях состоит из одно- или двухэтажных стоек (колонн) -и ригелей таврового или прямоугольного сечения. По высоте стойки соединяются сваркой стальных оголовков колонн между собой или сваркой концов арматурных стержней, выпущенных из тела стоек с последующим замоноличиванием стыка. Стыки стоек при этом располагают в каждом этаже или через этаж на расстоянии 0,6—1 м от уровня пола. Ригели присоединяют к стойкам сбоку с помощью сварки закладных стальных деталей, предусмотренных в этих конструктивных элементах, и с последующей заделкой бетоном.


Рис. 19. Сборный железобетонный каркас
1 - колонна; 2 — стык колонны; 3 - ригель; 4 — стык ригеля с колонной; 5—настил перекрытия

   В многоэтажных промышленных зданиях применяют балочную и безбалочную схемы каркасов. Элементами каркаса являются колонны с фундаментами под ними и ригели перекрытий, вместе образующие железобетонные рамы. Сборный железобетонный каркас с балочным ререкрытием проектируют как рамную, рамно-связевую или шарнирно-связевую системы. При рамной системе вертикальные и горизонтальные нагрузки, приходящиеся на здание, воспринимают железобетонные рамы с жесткими узлами. В рамно-связевой системе рамы с жесткими узлами воспринимают только вертикальные усилия, а горизонтальные усилия воспринимают перекрытия, передавая их на поперечные и торцовые стены и лестничные клетки. Если узлы рам имеют не жесткое, а шарнирное крепление, такая система называется шарнирно-связевой, передача нагрузок при этом происходит также, как и в рамно-связевой. Сборные железобетонные каркасы с балочным перекрытием (рис. 20) широко применяют при возведении многоэтажных промышленных зданий. Балочное перекрытие состоит из ригелей (прогонов), опирающихся на консоли колонн, и ребристых плит, уложенных по прогонам. Сборные элементы каркаса соединяются сваркой закладных деталей с последующим замоноличиванием.


Рис. 20. Многоэтажное здание с балочными перекрытиями

   При безбалочной схеме (рис. 21) на капители колонн, выполненные в виде усеченной пирамиды квадратного сечения в основании, опирают многопустотные надколонные панели. На эти панели укладывают панели перекрытия. При безбалочной схеме перекрытие получается меньшей высоты, чем при балочной, но требуется больше бетона и стали, кроме того, более трудоемок монтаж.


Рис. 21. Многоэтажное промышленное здание со сборными безбалочными перекрытиями

   Лучшие показатели имеют сборно-монолитные безбалочные перекрытия. В этой конструкции капителью служит плоская железобетонная плита с отверстием для колонны. На плиту опираются межколонные многопустотные панели, а на них — пролетные панели. Арматурную сетку, укладываемую по межколонным панелям, сваривают с арматурой пролетных панелей и заполняют бетонной смесью. Недостатком такой конструкции является применение монолитного бетона.

   

стр.1  стр.2  стр.3  стр.4  стр.5

Железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания

 

Изобретение относится к строительству, в частности, к железобетонным каркасам зданий различного назначения и этажности, возводимых в различных регионах, включая сейсмические. Технический результат: сокращение удельной металлоемкости каркаса с одновременным существенным расширением его потребительских качеств, обусловленным возможностью увеличения размеров сетки колонн. Железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания включает сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные 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, 1 c. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности, к железобетонным каркасам зданий различного назначения и этажности, возводимых в различных регионах, включая сейсмические.

Известен железобетонный каркас многоэтажных зданий, включающий колонны и диски перекрытий, состоящие из многопустотных плит, объединенных по бокам монолитными швами, а в ячейках перекрытий - монолитными железобетонными ригелями, выполненными со строительным подъемом к середине их пролетов [1].Каркас сравнительно прост в изготовлении. Однако выполнение строительного подъема ригелей требует особой тщательности при производстве работ, создает вспарушенность поверхности потолка в пределах каждой ячейки каркаса. Это вызывает дополнительную потребность в устройстве подвесных потолков, и поэтому конструкция каркаса недостаточно экономична.Известен железобетонный каркас здания, включающий колонны, перекрытия с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн с предварительно напряженной арматурой и монолитным бетоном по периметру ячеек каркаса и с заполнением ячеек каркаса монолитными или сборными железобетонными плитами [2].Конструкция каркаса отличается невысокой металлоемкостью. Однако каркас при возведении является многодельным и многостадийным. Сначала изготавливают плиту с каналами, затем после выдержки во времени для твердения бетона (до 20... 25 суток) на бетон плиты натягивают рабочую арматуру, что требует специального оборудования и технологии. Затем подводят снизу плиты опалубку каналов и производят их бетонирование. Такая конструкция и технология является весьма трудоемкой, снижает темп возведения здания и поэтому неэкономична.Наиболее близким к предлагаемому является железобетонный каркас многоэтажного здания, принятый за прототип и включающий колонны и диски перекрытий, которые состоят из железобетонных неразрезных несущих ригелей, ортогонально сопряженных в стыках с колоннами с неразрезными связевыми ригелями, образуя железобетонные замкнутые рамные ячейки, в которых размещены сборные плиты [3].Каркас прост в изготовлении, не требует предварительного напряжения в построечных условиях.Недостатком каркаса является сложность размещения продольной рабочей арматуры несущих ригелей в зонах действия отрицательных изгибающих моментов у колонн и недостаточно эффективное использование ее прочности. Кроме того, опорные узлы сборных плит у колонн перенапряжены при больших размерах сетки колонн. В целом, эти недостатки приводят к повышенному расходу стали на армирование несущих ригелей и к ограничению размеров сетки колонн.Предлагаемое изобретение решает задачу сокращения удельной металлоемкости каркаса с одновременным существенным расширением его потребительских качеств, обусловленным возможностью увеличения размеров сетки колонн.Решение поставленной задачи достигается тем, что в железобетонном сборно-монолитном каркасе многоэтажного здания, включающем сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные монолитными железобетонными несущими и связевыми ригелями, связанными в плоскости перекрытия в узлах сопряжения с колоннами в замкнутые рамные ячейки, в пределах которых группами размещены сборные железобетонные плиты, объединенные между собой по боковым сторонам межплитными швами и опирающиеся по концам на несущие ригели, 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.Несущие ригели могут быть выполнены с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола и с шириной выступающей кверху части, равной ширине сечения несущего ригеля у колонн.Диски перекрытий за наружными рядами колонн могут быть выполнены на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит.Сборные плиты в дисках перекрытий могут быть выполнены методом безопалубочного формования, а в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы со сквозной верхней и нижней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне межплитных швов.Сборные плиты могут быть выполнены многопустотными с открытыми по торцам пустотами.Сборные плиты также могут быть выполнены П-образного поперечного сечения и оперты по обоим концам верхней полкой на бетонные шпонки боковых граней несущих ригелей.Выполнение несущих ригелей с шириной сечения, наибольшей у колонн, позволяет оптимально в один слой разместить верхнее рабочее армирование несущих ригелей у колонн в зоне действия наибольшего по абсолютной величине отрицательного изгибающего момента и обеспечить тем самым наиболее эффективное использование прочностных качеств арматурной стали. Вместе с этим, вследствие уширения несущего ригеля у колонн повышается сопротивление диска перекрытия продавливанию колонной и повышается надежность стыкового узла колонны с перекрытием и всего перекрытия в целом. Кроме того, повышается надежность и опорных стыков сборных плит с несущими ригелями, поскольку их опирание на несущие ригели уширенного у колонн сечения уменьшает в этом узле величину не только вертикальной опорной реакции, но и наибольшего крутящего момента. В результате уменьшения величины касательных напряжений в стенках сборных плит практически полностью исключается опасность образования косых трещин и их хрупкого разрушения.Вследствие уменьшения длины крайних плит в ячейках возрастает их относительная жесткость. Благодаря этому уменьшается величина прогибов крайних плит под нагрузкой в составе перекрытия. В свою очередь, крайние плиты вследствие зацепления по межплитным швам сдерживают под нагрузкой вертикальные перемещения и средних плит ячеек, и всего перекрытия. Таким образом, предлагаемое решение позволяет выполнить каркас без предварительного напряжения в построечных условиях и увеличить на 15... 20% размеры пролетов ригелей без перерасхода стали и довести размер шага колонн каркаса до 8,5...9,0 м с применением традиционных сборных изделий.Выполнение несущих ригелей с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола, способствует решению той же задачи сокращения удельной металлоемкости каркаса при одновременном увеличении размеров сетки колонн. В этом случае в приопорных сечениях несущих ригелей у колонн увеличивается плечо внутренней пары сил и повышается несущая способность этих сечений без увеличения количества рабочей арматуры. В середине каждого пролета несущего ригеля, кроме того, образуются эффективные тавровые сечения с полкой в сжатой зоне, что также приводит к увеличению их несущей способности.Выполнение дисков перекрытий за наружными рядами колонн каркаса на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит позволяет выполнять на этих консолях эркеры, балконы и лоджии, создавать любую требуемую пластику фасадов, используя эти консоли для размещения на них поэтажно опертых стен. Вместе с тем, при воздействии нагрузки на консоли ригелей уменьшаются величины пролетных изгибающих моментов в крайних пролетах ригелей, что приводит к уменьшению расхода стали на рабочее армирование пролетных участков ригелей.Применение в перекрытиях сборных плит безопалубочного формования позволяет дополнительно сократить расход стали на армирование перекрытий и использовать изделия прогрессивных технологий формования. Размещение в межплитных швах поперек несущих ригелей плоских арматурных каркасов со сквозной верхней и нижней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне швов, позволяет обеспечить непрерывность рабочего армирования перекрытия по всей длине пролета вдоль плит, обеспечить по торцам сборных плит восприятие изгибающих моментов обоих знаков. Таким образом, отдельные сборные плиты объединяются в неразрезные элементы, что позволяет дополнительно снизить расход стали на армирование сборных плит и уменьшить их прогибы.Выполнение сборных плит многопустотными существенно расширяет возможности каркаса, особенно при его применении для жилых и общественных зданий, обеспечивая гладкие потолки, а также надежные сопряжения плит с несущими ригелями посредством бетонных шпонок ригелей, размещаемых в открытых по торцам плит пустотах.Выполнение сборных плит П-образного поперечного сечения с опиранием их верхней полкой на бетонные шпонки несущих ригелей позволяет существенно снизить величину нагрузки от собственной массы перекрытий и благодаря этому увеличить размеры сетки колонн. Это особенно важно для общественных и производственных зданий, перекрытия в которых могут быть выполнены с устройством легких подвесных потолков.Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается от известного новыми признаками: (1) неразрезные несущие ригели в каждом пролете между колоннами выполнены с поперечными сечениями переменной ширины, изменяющейся от наибольшей у колонн до наименьшей в середине пролета, (2) 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, (3) неразрезные несущие ригели выполнены с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола, (4) с шириной выступающей части, равной наибольшей ширине сечения несущего ригеля у колонн, (5) диски перекрытий за наружными рядами колонн выполнены на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит, (6) сборные плиты в дисках перекрытий выполнены методом безопалубочного формования, а (7) в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы со сквозной нижней и верхней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне межплитных швов, (8) сборные плиты выполнены многопустотными с открытыми по торцам пустотами, (9) сборные плиты выполнены П-образного поперечного сечения и оперты по торцам верхней полкой на бетонные шпонки боковых граней несущих ригелей.В целом предлагаемое техническое решение соответствует критерию новизны, поскольку перечисленные выше признаки предлагаемого технического решения в приведенной сумме не известны, а достигаемые технические результаты по предложенному решению превосходят известные. Это дает возможность считать предлагаемое техническое решение соответствующим требованиям изобретательского уровня.Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен предлагаемый каркас, вид в плане; на фиг.2 - то же, что на фиг.1, при несущих ригелях, выступающих кверху; на фиг.3 - то же при расположении несущих ригелей вдоль секции дома; на фиг.4 - то же, фрагмент диска перекрытия с размещением рабочего армирования в несущих и связевых ригелях, межплитных швах; на фиг.5 - то же, сечение А-А на фиг.4 при применении сборных многопустотных плит; на фиг.6 - то же, разрез Б-Б на фиг.4, армирование несущих ригелей и сопряжение ригелей с колоннами; на фиг.7 - то же, разрез В-В на фиг.4 в середине пролета несущего ригеля при опирании на него многопустотных плит; на фиг.8 - то же, разрез Г-Г на фиг.4 несущего ригеля у колонн при опирании на него многопустотных плит; на фиг.9 - то же, разрез А-А на фиг.4 при выполнении перекрытия с применением сборных П-образных плит; на фиг.10 - то же, разрез В-В на фиг.4 несущего ригеля в середине пролета при опирании на него П-образных плит; на фиг.11 - то же, разрез Г-Г на фиг.4 несущего ригеля у колонн с опиранием на него сборных П-образных плит; на фиг.12 - то же, разрез В-В на фиг.4 при выполнении несущего ригеля выступающим кверху в середине его пролета; на фиг.13 - то же, разрез Г-Г на фиг.4 несущего ригеля, выступающего кверху у колонн.Предлагаемый каркас (фиг.1-13) включает колонны 1, сборные плиты 2, объединенные между собой по сторонам межплитными швами 3 из монолитного бетона. В створах колонн 1 во взаимно перпендикулярных направлениях пропущены неразрезные монолитные железобетонные несущие 4 и связевые 5 ригели, образующие в плоскости диска перекрытия замкнутые рамные ячейки, охватывающие группу многопустотных плит 2 (фиг.1-4). На продолжении несущих 4 и связевых 5 ригелей за наружные колонны могут быть выпущены консоли 6 ригелей, на которые оперты плиты 2. Несущие ригели 4 выполнены с переменной шириной сечения, увеличивающейся от минимальной в середине пролета к наибольшей у колонн. Плиты 2 в каждой ячейке имеют переменную длину от наименьшей длины плит, расположенных у связевых ригелей 5, до наибольшей в середине ячейки. В несущих ригелях 4 по всей их длине размещена сквозная арматура 7, а в приопорных зонах у колонн размещена локальная арматура 8 (фиг.4). Количество арматуры определяют расчетом. В связевых ригелях 5 выполнена сквозная арматура 9, количество которой также определено расчетом. Сквозная продольная арматура 7 и 9 несущих 4 и связевых 5 ригелей заанкерена на контуре диска перекрытия и ее выполняют без предварительного натяжения. Поперек несущих ригелей 4 в межплитных швах размещены плоские арматурные каркасы 10 со сквозной верхней и нижней арматурой на длину, достаточную для ее анкеровки в бетоне межплитных швов 3. Кроме того, в крайних ячейках каркаса в межплитные швы 3 установлена сквозная арматура 11, заанкеренная одним концом в монолитном бетоне крайнего несущего ригеля, а другим - в ближайшем к нему среднем несущем ригеле (фиг.4). Арматура 11 предназначена сдерживать горизонтальный изгиб и кручение крайнего ригеля 4. Несущие ригели 4 выполнены на высоту плит 2 (фиг.5-11) либо могут быть выполнены в одной плоскости с плитами 2 по нижней поверхности и выступающими кверху (фиг.2, 12, 13) относительно верхней поверхности плит 2 на толщину стяжки пола 12.Сборные плиты 2 могут быть выполнены многопустотными 13 или П-образного поперечного сечения 14 безопалубочного формования с опиранием по концам на бетонные шпонки, выполненные на боковых поверхностях заодно с несущими ригелями 4. При этом до установки в перекрытие плит 2, 13 их пустоты выполнены открытыми по торцам на длину до 100 мм. По торцам из плит 2, 13, 14 могут быть выполнены выпуски рабочей арматуры (не показаны), заанкериваемые в монолитном бетоне несущих ригелей 4.При больших пролетах предварительно напряженных плит 2, когда возможна разбежка в величине их выгиба от обжатия усилием предварительного напряжения, под перекрытием может быть подшит подвесной потолок 16, выполняемый из листовых изделий. При предложенных тонкостенных П-образных изделиях в перекрытии может быть размещен слой звукоизоляции 17.Предлагаемый каркас работает под нагрузкой как единая статически неопределимая многоэтажная пространственная конструкция с плоскими дисками перекрытий. На каждом этаже вертикальную нагрузку непосредственно воспринимают сборные плиты 2, работающие с распором, и перераспределяют на несущие ригели 4, а последние передают нагрузку на колонны 1. При этом при действии вертикальной нагрузки крайние плиты 2, расположенные у связевых ригелей 5, прогибаются в меньшей мере и оказывают сдерживающее влияние на вертикальные перемещения плит, расположенных ближе к середине ячейки. Несущие ригели 4 в местах примыкания к колоннам 1 наряду со значительной величиной изгибающего момента отрицательного знака испытывают воздействия поперечной силы от опорной реакции, а также возможно их закручивание от неравномерного изгиба сборных плит при разновеликой нагрузке в смежных ячейках, при разных длинах пролетов связевых ригелей 5 смежных ячеек. Закручивание особенно заметно в крайних и угловых ячейках каркаса. Поэтому выполнение несущих ригелей 4 уширенными у колонн 1 позволяет более полно и равномерно перераспределить усилия между элементами каркаса и обеспечить более однородное напряженное состояние в их сечениях. Наряду с повышением эффективности работы каркаса при действии вертикальной нагрузки возрастает сопротивление закручиванию и сдвигу дисков перекрытий предлагаемого каркаса при воздействии горизонтальной нагрузки, существенно возрастает крутильная жесткость каркаса. Благодаря предложенной конструкции дисков перекрытий более эффективно включаются в работу вертикальные диафрагмы жесткости.Таким образом, по сравнению с аналогами [1, 2] и прототипом [3] в предлагаемом каркасе при наличии приведенных признаков в еще большей мере удается снизить и наиболее полно перераспределить усилия между элементами каркаса. Действительно, если в прототипе без предварительного напряжения монолитных элементов перекрытий наибольший эффективный шаг колонн равен 7,2 м, то предлагаемое решение позволяет практически при тех же условиях обеспечить перекрытие пролетов до 8,6...9,0 м. Это существенно расширяет возможности обеспечения свободных объемно-планировочных решений зданий, что решает задачу получения универсального каркаса для многоэтажных зданий различного назначения (жилье, общественные здания, многоэтажные гаражи-стоянки и т.д.).Предлагаемый каркас возводят в следующей последовательности.Сначала в фундаменты устанавливают сборные колонны 1 высотой на 1-2 этажа, затем в створе колонн монтируют поддерживающие устройства с опалубкой поверху для монолитных несущих ригелей 4. На поддерживающие устройства опирают концами сборные плиты 2, 13, 14 различной длины. При этом более длинные плиты размещают в середине пролетов, а наиболее короткие - у колонн. Вдоль крайних плит в створах колонн к установленным плитам подвешивают опалубку связевых ригелей 5. После этого в образовавшихся объемах устанавливают в створах колонн пролетные арматурные каркасы 7 и 9 ригелей, устанавливают арматуру ригелей 8 в сопряжениях с колоннами. Под межплитными швами 3 подвешивают инвентарную полосовую опалубку. В межплитные швы 3 поперек несущих ригелей размещают плоские арматурные каркасы 10, а в крайних ячейках перекрытия - также арматуру 11. Бетонную смесь укладывают одновременно в несущие 4 и связевые 5 ригели и в межплитные швы 3 с непрерывной подачей бетононасосом или циклической подачей бадьями. После набора бетоном монолитных конструкций требуемой прочности из-под готового перекрытия извлекают поддерживающие устройства и опалубку и устанавливают их на него для возведения перекрытия следующего этажа, и цикл повторяется.В случае применения монолитных колонн сначала устанавливают арматуру и опалубку колонн 1 на высоту этажа. Затем бетонируют колонны, содержащие вверху выпуски их продольной арматуры на вышележащий этаж. После этого порядок устройства перекрытия каждого этажа аналогичен описанному выше.Поэтажно опертые наружные стены здания устраивают одновременно с возведением каркаса и используют их в качестве опалубки наружных ригелей дисков перекрытий.Представленная технология возведения каркаса дополняет преимущества его конструкции и обеспечивает всепогодность и высокий темп строительства многоэтажного здания.Предлагаемое техническое решение будет реализовано при строительстве многоэтажных зданий различного назначения как в Беларуси и России, так и в других странах СНГ. Оно будет способствовать распространению и освоению технологического оборудования безопалубочного формования, повышению эффективности строительной отрасли. Такое переоснащение предприятий строительной индустрии производится в рамках реализации государственной научно-технической политики по обеспечению конкурентоспособности строительной продукции в этих странах.Источники информации1. Патент РФ № 2052591, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, БИ № 2, 20.01.1996.2. Патент РФ № 2166032, Е 04 В 1/18, БИ № 12, 27.04.2001.3. Патент РФ № 2118430, Е 04 В 1/18, Е 04 Н 9/02, БИ № 24, 05.03.1996.

Формула изобретения

1. Железобетонный сборно-монолитный каркас многоэтажного здания, включающий сборные или монолитные колонны и плоские сборно-монолитные диски перекрытий, образованные 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, отличающийся тем, что 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 длиной, наименьшей в крайних плитах у связевых ригелей и наибольшей в плитах, расположенных в середине каждой ячейки.2. Железобетонный каркас многоэтажного здания по п.1, отличающийся тем, что неразрезные несущие ригели выполнены с высотой сечения, выступающей кверху относительно верха сборных плит на толщину стяжки пола и с шириной выступающей части, равной наибольшей ширине сечения несущего ригеля у колонн.3. Железобетонный каркас многоэтажного здания по п.1 или 2, отличающийся тем, что диски перекрытий за наружными рядами колонн выполнены на консолях несущих и/или связевых ригелей, выпущенных за наружные колонны, с опиранием на эти консоли сборных плит.4. Железобетонный каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сборные плиты в дисках перекрытий выполнены методом безопалубочного формования, а в межплитных швах поперек несущих ригелей размещены плоские арматурные каркасы со сквозной нижней и верхней арматурой на длину, достаточную для их анкеровки в бетоне межплитных швов.5. Железобетонный каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что сборные плиты выполнены многопустотными с открытыми по торцам пустотами.6. Железобетонный каркас многоэтажного здания по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что сборные плиты выполнены П-образного поперечного сечения и оперты по торцам верхней полкой на бетонные шпонки боковых граней несущих ригелей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): ООО "БЭСТ-инжиниринг"

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ОАО "Приволжтрасстрой"

Договор № РД0004070 зарегистрирован 16.11.2005

Извещение опубликовано: 20.01.2006        БИ: 02/2006

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Научно-исследовательское и экспериментально-проектное республиканское унитарное предприятие "Институт БелНИИС" Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь (BY)

Вид лицензии*: ИЛ

Лицензиат(ы): ООО "Б.Э.С.Т.-инжиниринг"

Договор № РД0006608 зарегистрирован 15.02.2006

Извещение опубликовано: 10.04.2006        БИ: 10/2006

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 09.07.2008

Извещение опубликовано: 10.04.2009        БИ: 10/2009


Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "московия"

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству жилых и общественных зданий. Сборно-монолитный каркас многоэтажного здания включает сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий, сборные предварительно напряженные ригели, имеющие на торцевых гранях горизонтальные углубления треугольного сечения, и плиты перекрытия с зазором между их торцами, которые вместе с отверстиями в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса. Железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют непрерывное продольное армирование предварительно-напряженной арматурой, в том числе в пределах отверстий в уровне перекрытий, где арматура пропущена через толстостенные трубы, имеющие стальные опорные пластины и запущенные в тело колонны на длину анкеровки. Изобретение обеспечивает повышенную несущую способность железобетонных колонн и здания в целом на действие сейсмических нагрузок. 2 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве жилых и общественных зданий в сейсмических районах.

Известен сборно-монолитный каркас многоэтажного здания, включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями и плиты перекрытия с замоноличенными стыками (патент Российской федерации №2087633, кл. Е 04 В 1/18). Монолитный ригель выполнен без предварительного напряжения, что ограничивает размеры пролетов, а следовательно, и планировочные возможности. Фиксированное количество отверстий в колоннах и наличие в зависимости от действующих нагрузок трех видов сечений монолитного ригеля приводит к увеличению опалубочных типоразмеров колонн и ограничивает возможность изменения количества стержней рабочей арматуры.

Известен сборный предварительно напряженный железобетонный каркас (авторское свидетельство SU 1386711 А1, 07.04.1988, кл. Е 04 В 1/16), включающий колонны со сквозными каналами в двух направлениях для пропуска предварительно напряженной арматуры сборно-монолитных ригелей, плиты перекрытий и бортовые элементы, установленные по периметру перекрытий каркаса. Недостатками каркаса являются следующие моменты. Во-первых, натяжение арматуры, упорами которой являются колонны, производится после набора прочности бетоном замоноличивания стыков между бортовыми элементами и колоннами, для чего требуется определенное время, и только после этого замоноличивают зазоры между плитами перекрытий и бортовыми элементами. Таким образом, бетонирование узлов каркаса производится в два этапа с выдержкой по времени, необходимой для набора прочности бетона, что, наряду с созданием предварительного напряжения на строительной площадке, увеличивает трудоемкость монтажных работ. Во-вторых, рассматриваемый каркас, из-за использования ребристых плит перекрытий, форма которых строго прямоугольна, а длина кратна размеру 6,0 м, не дает возможности проектировать здания любой конфигурации в плане с использованием свободной планировки помещений.

Наиболее близким по назначению и достигаемому эффекту является сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания “КАЗАНЬ-1000” (патент Российской Федерации №2184816, кл. Е 04 В 1/20), включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями, сборные предварительно напряженные ригели с горизонтальными углублениями треугольного сечения на торцевых гранях и круглопустотные плиты перекрытия с зазором между их торцами, выполненными наклонными к плоскости плиты с углом наклона 25-30°, при этом зазоры между торцами плит и отверстия в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса.

Недостатком сборно-монолитного каркаса “КАЗАНЬ-1000” является низкая сейсмостойкость из-за использования в качестве расчетной рабочей арматуры железобетонных колонн обычной арматуры класса А-III без предварительного напряжения.

Изобретение направлено на создание новой несущей конструктивной каркасной системы для применения в сейсмических районах, обеспечивающей повышенную несущую способность железобетонных колонн и здания в целом на действие сейсмических нагрузок.

Результат достигается тем, что сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "МОСКОВИЯ", включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями, сборные предварительно напряженные ригели, имеющие на торцевых гранях горизонтальные углубления треугольного сечения, и пустотные плиты перекрытия с зазором между их торцами, которые вместе с отверстиями в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса, отличающийся тем, что железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий, выполняемые на несколько этажей, имеют непрерывное продольное армирование предварительно напряженной арматурой, в том числе в пределах отверстий в уровне перекрытий, где арматура пропущена через толстостенные трубы, имеющие стальные опорные пластины и запущенные в тело колонны на длину анкеровки.

Результат достигается также тем, что стык колонн по высоте выполнен в монолитном бетоне в уровне перекрытий, при этом торцы стыкуемых колонн имеют клиновидную форму в двух направлениях, а напрягаемая арматура стыкуемых колонн, пропущенная через толстостенные трубы и имеющая нахлест, забетонирована в уровне стыка.

Результат достигается также тем, что сборные ригели перекрытия выполнены с дополнительной предварительно напряженной арматурой в верхней зоне.

Изобретение поясняется на чертежах, где на фиг.1 и 2 показаны опалубочные формы колонн с членением его по этажам, с отверстием в уровне перекрытий и с узлом стыковки колонн нижнего и верхнего ярусов в уровне перекрытия, а на фиг.3 и 4 - опалубочные формы сборных ригелей перекрытия с выпусками арматуры. На фиг.5-7 показан способ пропуска напрягаемой арматуры через отверстия в колоннах, а на фиг.8-11 - стык колонн по высоте.

Колонны 1 имеют отверстия 2, разделяющие тело колонны 1 на отдельные секции с шагом на этаж. Стык 3 колонн 1 по высоте производится в отверстии в уровне перекрытия. Ригели 4 имеют выпуски поперечной арматуры 5 на верхней грани петлевидного очертания и по торцам выпуски продольной предварительно напряженной рабочей арматуры 6 в нижней зоне и продольной предварительно напряженной рабочей арматуры 7 в верхней зоне.

Создание непрерывного предварительного напряжения обеспечивают пропуском напрягаемой арматуры 8 в пределах отверстий 2 через толстостенные трубы 9, которые совместно с опорными пластинами 10 создают жесткую раму в пределах отверстий 2. Для этого толстостенные трубы 9 по ГОСТ 8734-75, толщину стенок которых подбирают из условия восприятия сжимающих нагрузок от усилия предварительного напряжения, приваривают к стальным опорным пластинам 10 и запускают в тело колонны 1 на длину анкеровки.

Стык 3 колонн 1 по высоте осуществляют за счет посадки нижней части колонны верхнего яруса, имеющего клиновидное окончание в форме квадратной пирамиды, в клиновидное углубление закладной детали в верхней части колонны 1 нижнего яруса. При этом напрягаемую арматуру 8 колонны 1 нижнего яруса анкеруют в толстостенной трубе 9, не доводя ее до окна 11, выполненного в толстостенной трубе 9, а напрягаемую арматуру 8 колонны 1 верхнего яруса вводят сверху в толстостенную трубу 9 колонны нижнего яруса и выводят сбоку через окно 11 той же трубы в отверстии 2 колонны 1 так, чтобы длина нахлеста напрягаемых стержней колонн 1 нижнего и верхнего ярусов соответствовала расчетной длине анкеровки.

Для создания более жестких узлов, способных воспринимать сейсмические нагрузки, сборный ригель 4 помимо основной предварительно напряженной арматуры 6 в нижней зоне имеет дополнительную предварительно напряженную арматуру 7 в верхней зоне, выпуски которых по торцам ригеля 4 заводят в отверстия 2 колонн 1 и бетонируют заодно с монолитным ригелем, расположенным между торцами плит перекрытий.

Предварительно напряженная арматура 8, расположенная по углам сечения колоны 1, гасит амплитуду колебаний самих колонн 1, а предварительно напряженные колонны 1 гасят амплитуду колебаний каркаса, тем самым, обеспечивая устойчивость всего здания в целом от действия сейсмических нагрузок, направленных в горизонтальной плоскости. Предварительно напряженные ригели 4 с арматурными выпусками в нижней 6 и верхней 7 зонах, которые замоноличены заодно с отверстиями 2 в колоннах 1, способны воспринимать усилия знакопеременных изгибающих моментов, возникающих в результате колебаний каркаса с амплитудой в горизонтальной плоскости.

Предлагаемый сборно-монолитный железобетонный каркас под названием “МОСКОВИЯ” позволил при незначительном увеличении расхода стали за счет использования высокопрочной арматурной стали получить хорошие показатели по сейсмостойкости зданий.

1. Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, включающий сборные железобетонные колонны с отверстиями в уровне перекрытий, сборные предварительно-напряжённые ригели, имеющие на торцевых гранях горизонтальные углубления треугольного сечения, и плиты перекрытия с зазором между их торцами, которые вместе с отверстиями в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса, отличающийся тем, что железобетонные колонны, выполняемые на несколько этажей, имеют непрерывное продольное армирование предварительно-напряжённой арматурой, в том числе в пределах отверстий в уровне перекрытий, где арматура пропущена через толстостенные трубы, имеющие стальные опорные пластины и запущенные в тело колонны на длину анкеровки.

2. Каркас по п.1, отличающийся тем, что стык колонн по высоте выполнен в монолитном бетоне в уровне перекрытий, при этом торцы стыкуемых колонн имеют клиновидную форму в двух направлениях, а напрягаемая арматура стыкуемых колонн, пропущенная через толстостенные трубы и имеющая нахлёст, забетонирована в уровне стыка.

3. Каркас по п.1 или 2, отличающийся тем, что сборные ригели перекрытия выполнены с дополнительной предварительно-напряжённой арматурой в верхней зоне.

автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Применение формообразующих элементов в монолитных железобетонных каркасах многоэтажных зданий

Автореферат диссертации по теме "Применение формообразующих элементов в монолитных железобетонных каркасах многоэтажных зданий"

На правах рукописи

ЛОГУНОВА МАРИЯ АЛЕКСАНДРОВНА

ПРИМЕНЕНИЕ ФОРМООБРАЗУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КАРКАСАХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

Специальность 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

18 опт тг

Новосибирск - 2012

005053630

005053630

Работа выполнена на кафедре железобетонных конструкций федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Митасов Валерий Михайлович

Официальные оппоненты - Мадатян Сергей Ашотович

доктор технических наук, профессор, НИИЖБ, заведующий лабораторией арматуры

Плевков Василий Сергеевич

доктор технических наук, профессор, ТГАСУ, профессор кафедры ЖБК

Ведущая организация - Сибирский зональный научно-

исследовательский и проектный институт, г. Новосибирск

Защита состоится «27» ноября 2012 года в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета ДМ 212.171.01 в ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)» по адресу:

630008, г. Новосибирск, ул. Ленинградская, д. 113, ауд. 239 Факс: (383) 266-55-05; e-mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)»

Автореферат разослан сентября 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время в Российской Федерации увеличивается объем каркасного монолитного домостроения. Дальнейший рост его в Сибирском регионе сдерживается повышенной трудоемкостью работ, связанной с климатическими особенностями территории. Для крупных мегаполисов, таких как Новосибирск, необратимым становится увеличение этажности жилых и гражданских зданий, что выдвигает повышенные требования к надежности и долговечности таких зданий. Объем строительства жилья ежегодно растет и стремится достигнуть известного международного стандарта-строительства 1 м2 в год на 1 жителя города. Показатель годового объема монолитного домостроения в пересчете на одного жителя составляет 0,8...2 м3 за рубежом и 0,2 м - в России. Такая тенденция обуславливает необходимость высокотехнологичного и экономичного проектирования с одновременной возможностью гибкого изменения объемно-планировочных решений при строительстве и реконструкции зданий. Традиционные технологии часто не выдерживают конкуренции из-за трудоемкости возведения монолитных зданий в Сибири - либо растет себестоимость, либо снижается качество работ.

Важнейшим аспектом продвижения на рынок монолитных каркасных зданий из железобетона являются исследования, как в области формообразования, так и в области совершенствования методики расчета.

Методики расчета таких зданий интенсивно развиваются. Благодаря возросшим вычислительным мощностям ЭВМ часть современных программных комплексов уже позволяет учесть специфику последовательности возведения здания, физическую и геометрическую нелинейности, включая реологические свойства материалов и грунтов основания. Однако учет физической и геометрической нелинейности, а также существенной неоднородности бетона, дискретного армирования и дискретного трещинообразования растянутой зоны не всегда позволяет получить результат расчета с помощью современных программных средств, адекватный физическому состоянию.

На кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин) разработаны основные положения энергетической теории сопротивления железобетона и создан аппарат сквозного расчета железобетонных элементов. Эти исследования позволили выдвинуть ряд новых предложений, касающихся перераспределения усилий в элементах монолитного железобетонного каркаса в зависимости от характера и места приложения нагрузки, а также позволяющих существенно повысить жесткость и трещиностойкость железобетонных конструктивных систем.

С 01.07.2010 вступил в силу Федеральный закон №384 «Технический эегламент о безопасности зданий и сооружений», содержащий требование об /чете в расчетных моделях зданий возможных отклонений геометрических 1араметров от их номинальных значений. Между тем ни в нормативных документах, ни в работах исследователей РФ не разработаны методики учета в эасчетных моделях железобетонных монолитных зданий возможных геометрических отклонений, а в методиках расчета отдельных элементов

влияние геометрических несовершенств учитывается весьма приближенно. В работах как российских, так и зарубежных исследователей, посвященных мониторингу зданий, отмечается существенное влияние отклонений на напряженно-деформированное состояние зданий. Бороться с этим фактором можно не только расчетными, но и конструктивными мерами. В настоящей работе предлагается решение ряда вышеобозначенных задач новыми методами, позволяющими в значительной степени уменьшить начальные поэтажные горизонтальные отклонения колонн при возведении, снизить материалоемкость каркасной системы и увеличить скорость возведения. Это повысит актуальность применения железобетонных монолитных каркасов при строительстве многоэтажных зданий. Экспериментальным и теоретическим исследованиям деформирования элементов монолитного каркаса с учетом новых конструктивно-расчетных предложений посвящена настоящая работа.

Целью диссертационного исследования является разработка новой конструктивной формы - железобетонного безригельного каркаса с использованием формообразующего остова и внутренних обойм в вертикальных элементах.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие

задачи:

1. разработать общий подход (концепцию) к применению формообразующего металлического остова в элементах конструктивной системы безригельного (ригельного) монолитного каркаса многоэтажных зданий;

2. провести физический эксперимент для оценки эффективности применения формообразующего остова в качестве жесткой арматуры и внутренней обоймы колонн;

3. сравнить результаты численного моделирования вариантов узлов сопряжения колонны, содержащей металлический остов, с плитой перекрытия;

4. оценить влияние формообразующего каркаса на узел сопряжения колонн с монолитным перекрытием;

5. определить предельные деформации элементов с внутренней обоймой;

6. определить влияние формообразующего каркаса на точность возведения монолитных многоэтажных зданий;

7. сделать предложение по замене линейных пластических шарниров заранее организованными трещинами в методе расчета по предельному равновесию;

8. разработать инженерную методику расчета железобетонных элементов с внутренней обоймой.

Объектом исследования являются элементы каркасных монолитных железобетонных зданий с применением формообразующего остова [9].

Предмет исследования - особенности напряженно-деформированного состояния формообразующего каркаса и его элементов.

Методологической, теоретической и эмпирической базой послужили

труды отечественных и зарубежных авторов, изучающих особенности деформирования каркасных зданий, а также результаты исследований, проводимых на кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин).

Научная новизна диссертационной работы

1. Разработана новая конструктивная система железобетонного каркаса [9], в котором жесткая арматура колонн выполняет роль формообразующего остова, одновременно являясь внутренней обоймой.

2. Доказано, что внутренняя обойма в железобетонных колоннах увеличивает максимальные деформации перед разрушением по сравнению с колоннами без обоймы.

3. Предложенная конструктивная система позволяет использовать в железобетонных колоннах арматуру класса А600С с ее расчетным сопротивлением.

4. Применение разработанного каркаса практически полностью исключает вероятность возникновения дополнительных усилий в элементах каркаса, связанных с геометрическими несовершенствами колонн, возникающими на стадии возведения.

5. Доказано, что использование организованных трещин в изгибаемых бетонных и железобетонных элементах повышает жесткость и трещиностойкость конструкции.

6. Предложены варианты ориентации организованных трещин для неразрезных плит в безригельном каркасе.

Практическая ценность работы

1. Разработанная каркасная система повысит качество возведения многоэтажных монолитных каркасных зданий и позволит снизить общий расход стали по сравнению с известными аналогами.

2. Установлено, что применение формообразующего металлического каркаса в монолитных зданиях позволяет существенно снизить начальные

оизонтальные отклонения колонн в стадии возведения.

3. Предложена инженерная методика расчета железобетонных элементов с внутренней обоймой.

4. Предельные деформации сжатых элементов с внутренней обоймой позволяют рекомендовать применение арматурной стали А500С, А600С в таких конструкциях с повышенным значением величины расчетного сопротивления.

Достоверность результатов обусловлена:

1. использованием фактических экспериментальных данных как основы для предлагаемых теоретических положений;

2. использованием физически адекватных гипотез и методик расчета монолитных железобетонных каркасных зданий.

На защиту выносятся:

1. новый принцип формообразования конструктивной системы сталежелезобетонного монолитного каркаса с применением металлического остова [9];

2. результаты численного анализа моделей узлов сопряжения колонны, содержащей металлический остов, с плитой перекрытия;

3. инженерная методика расчета сжатых элементов с внутренней обоймой с анализом эффекта по несущей способности;

4. результаты физического эксперимента по исследованию деформирования сжатых элементов с различными вариантами косвенного армирования, обеспечивающими эффект внутренней обоймы;

5. результаты физического эксперимента по исследованию деформирования модели каркаса с внутренней обоймой;

6. результаты физического эксперимента по исследованию деформирования модели каркаса с заранее организованными трещинами;

7. возможность использования в железобетонных колоннах арматуры А600С с ее расчетным сопротивлением;

8. снижение расхода стали в связи с отсутствием дополнительных усилий в элементах каркаса, связанных с геометрическими несовершенствами колонн, возникающими на стадии возведения.

Апробация и внедрение результатов работы

Основные положения диссертационной работы были представлены на III Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 80-летию НГАСУ (Сибстрин) (г. Новосибирск, 6-8 апреля 2010 г.), на Восьмой всеукраинской научно-технической конференции "Строительство в сейсмических районах Украины" (г. Ялта, 14-17 сентября 2010 г.), на IV Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы в строительстве» (г. Новосибирск, НГАСУ (Сибстрин) 5-7 апреля 2011 г.), на Международном молодежном инновационном форуме «ИНТЕРРА-2011» (г. Новосибирск, площадка НГАСУ (Сибстрин) 22-24 сентября 2011 г.), на региональной конференции «Градостроительство и сейсмобезопасность» (выставка «Стройсиб-2011» г. Новосибирск), на Ш-м Международном симпозиуме «Проблемы современного бетона и железобетона» (г. Минск, 9-11 ноября 2011 г.), на II Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (г. Тамбов, 27 сентября 2011 г.), на V Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (г. Новосибирск, НГАСУ (Сибстрин) 10-12 апреля 2012 г.), на Международной научно-методической конференции «Железобетонные конструкции: исследования, проектирование, методика преподавания» (г. Москва, ФГБОУ ВПО «МГСУ», 4-5 апреля 2012 г.), на Научно-практической конференции «Практика применения современных железобетонных конструкций в гражданском строительстве» (г. Новосибирск, выставка «СТРОЙСИБ-2012», 1 февраля 2012 г.). На V Сибирской венчурной ярмарке 9-10 июня 2011 г. представлен проект «Сталежелезобетонный каркас зданий», на выставке «СТРОЙСИБ-2012» на площадке НГАСУ (Сибстрин) 31 января- 3 февраля 2012г. представлен экспонат «Сталежелезобетонный каркас зданий».

В 2011-2012 гг. получен муниципальный грант мэрии г. Новосибирска за научную работу по теме «Сборно-монолитный сталежелезобетонный каркас для жилищного и гражданского строительства»;

-грант по теме: «Прочность и устойчивость сжатых бетонных элементов : внутренней обоймой» (п. 2.3.13 темплана НИР РААСН).

Каркас использован при опытном проектировании и строительстве 12-этажного жилого дома по ул. Урицкого, 19 в г. Новосибирске, а также при проектировании здания Центра коллективного пользования УК «Биотехнопарк» з РП «Кольцово» Новосибирской области.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, 4 из них в эецензируемых журналах из перечня ВАК, 1 патент.

Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты получены лично автором или при его непосредственном участии; в совместных публикациях от 33% до 50% результатов исследований принадлежит автору.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка, включающего 148 наименований, и содержит 169 страниц, в том числе 87 рисунков, 18 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, поставлена цель и сформулированы задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность, дана общая характеристика работы.

В первой главе проведен анализ существующих типов каркасных систем. В прошлом основное строительство выполнялось в сборных железобетонных конструкциях, однако жилые здания строили преимущественно в кирпичном и панельном исполнении. Сборные железобетонные каркасы применяли в гражданском строительстве - это, прежде всего, серия ИИ-04 и 1.020. Монолитные каркасные здания, возводимые в настоящее время, имеют, как правило, сетку колонн (колонн-диафрагм) аналогичную вариантам сборного домостроения, либо стандартную 6x6, 6x7,2, 6x9 и т.п. В главе приведены исследования различных авторов в области применения жесткой арматуры в сжатых элементах, а также уголковых обойм, широко используемых для усиления. В текущий период наиболее распространенными каркасными зданиями для жилищного строительства являются каркасы «Куб-2,5», «Чебоксарская серия» и «Сочи», которые относят к сборно-монолитным.

В сжатых элементах достаточно широко используется косвенная арматура в виде сеток и спиралей, которая повышает устойчивость вертикального сжатого элемента к продольному растрескиванию и тем самым повышает его несущую способность и позволяет применять арматуру с большим расчетным сопротивлением сжатию.

В 1902 году А. Консидер испытал на осевое сжатие бетонные образцы, находящиеся под действием бокового гидростатического давления. Им было предложено поперечное (косвенное) армирование бетона и проведены первые испытания бетонных цилиндров в спиральной обойме. В исследованиях К. Баха, Ф. Рихарда, А. Брандцаега, Р. Брауна, Р. Залигера, О. Графа, В. Вейбулла, Ф.Е. Гитмана, Г.А. Гамбарова, A.C. Курылло, В.Н. Карпинского и многих других ученых было установлено, что на эффективность работы спирали влияют различные факторы: прочность бетона, его состав и консистенция, диаметр и класс спиральной арматуры, расстояние между витками спирали.

В работе В.П. Некрасова выделены два случая разрушения сеточно армированных элементов. Исследования С.М. Крылова, H.H. Коровина, А.П.

Васильєва легли в основу рекомендаций по расчету и конструированию сеточно армированных концевых участков колонн.

В этой области известны работы А.П. Васильева, Н.Г. Маткова, В.И. Довгалюка, Ю.Н. Карнета, Б.Я. Рискинда, Г.И. Шорниковой, H.A. Котловой и других исследователей.

Совершенствование общих физических моделей деформирования железобетона с трещинами и развитие на их основе методов расчета железобетонных конструкций рассматривались В.М. Бондаренко, A.A. Гвоздевым, Г.А. Гениевым, С.А. Дмитриевым, Н.И. Карпенко, С.М. Крыловым, О.Г. Кумпяком, С.А. Мадатяном, В.М. Митасовым, В.И. Мурашевым, Т.А. Мухамедиевым, Я.М. Немировским, B.C. Плевковым и др.

В конце первой главы приводится основная характеристика предлагаемого в настоящей работе сталежелезобетонного каркаса (рис. 1), отличающегося от прочих аналогов тем, что при его разработке использован новый принцип формообразования. Металлический остов, являющийся основой формообразующего каркаса, представляет собой жесткую арматуру в теле колонн, одновременно выполняющей функции внутренней обоймы. Фактически этот каркас возводится в два этапа (по аналогии со сборно-монолитным возведением здания). На первом этапе монтируется формообразующий стальной остов, собираемый из уголков 50x5 мм; он образует форму каркаса будущего здания. Горизонтальные обвязочные элементы играют двойную роль - на первом этапе возведения они представляют собой пространственные металлические ригели, которые на болтах объединяются с колоннами [9]. После установки дополнительной арматуры и монтажа опалубки ригели служат опорным элементом для опалубочных щитов перекрытия. Начинается возведение здания и после набора бетоном необходимой прочности, балки-ригели снимаются и переставляются на вновь монтируемые участки.

Рис.1. Схема формообразующего каркаса со съемными ригелями 1 - колонны формообразующего а каркаса; 2 - съемные ригели;

3 -опалубка; 4 - монолитная '0 плита перекрытия; f 5 — колонна после '■'■ обетонирования

В другом варианте обвязочные балки остаются в теле бетона плиты как жесткая арматура и играют роль внутренних балок. В первом случае расход стали от формообразующего каркаса на 1 м2 при ячейке 6x7,5 составляет 4,5 кг, во втором - 8 кг.

В работах Т.И. Барановой, Д.В. Артюшина и A.B. Короткова результаты экспериментальных исследований узлов монолитного ригельно-стоечного каркаса показали наличие диагональных трещин в сопряжении колонны и

ригеля, с последующим раздроблением сжатого бетона колонны и срезом. Предлагаемое в настоящей работе армирование колонн стальными элементами (обоймой) обеспечит прочность и трещиностойкость таких узлов.

Таким образом, в настоящей работе разработан вариант каркаса, в котором монолитное многоэтажное здание имеет формообразующий металлический остов, выполняющий роль жесткой арматуры и внутренней обоймы, предохраняющий от геометрических несовершенств, позволяющий использовать высокопрочную арматуру с повышенным значением прочности на сжатие.

Во второй главе проведены теоретические исследования и представлены инженерные методы расчета деформирования железобетонных колонн с внутренней обоймой, а также расчетная модель для определения изгибающих моментов в колонне многоэтажной рамы, имеющей отклонения от проектного положения. Выполнен численный анализ моделей различных вариантов узла сопряжения колонны, содержащей внутренний металлический каркас, с плитой перекрытия (рис. 2).

В диссертации приведен вариант расчета железобетонных колонн с внутренней обоймой для случая центрального сжатия (рисунок За, б). В результате определяется необходимый шаг и диаметр поперечных стержней обоймы, а также требуемое сечение уголков и дополнительной стержневой арматуры при заданной нагрузке, сечении колонны и классе бетона.

Рис. 2. Модели сопряжения перекрытий и колонн с различными вариантами внутренней обоймы и распределение касательных напряжений в них

а)

/ /

\ \

ч IS

\ \

/

б)

обойма qrsdy_ fqrsdy

О •--

v<A.dy

т—

(Яь +dq„)AK

—ч » х -с Ч

Ч

V

У

Рис. 3. Колонна с внутренней обоймой а) конструктивная схема 1 — уголки внутренней обоймы; 2 — поперечные стержни внутренней обоймы; 3 - дополнительная рабочая арматура; 4 - железобетонное ядро; б) расчетная схема

С использованием вероятностного подхода в работе приведено решение задачи определения изгибающих моментов в колонне многоэтажной рамы с узлами, имеющими отклонения от проектного положения, где моменты возникают как дополнительные к вычисляемым без учета геометрических несовершенств.

При одинаковых статистических свойствах относительных поэтажных отклонений, наибольшими получаются стандарты и, следовательно, разбросы (доверительные интервалы) значений изгибающих моментов в колоннах нижних этажей [2].

Для снижения влияния геометрических несовершенств, возникающих при возведении монолитных зданий, в настоящем исследовании предлагается выполнять нижние этажи в виде сталежелезобетонного каркаса.

Для формирования единообразного подхода к методам расчета, при проектировании плит перекрытий использован метод предельного равновесия проф. A.A. Гвоздева.

При безусловных достоинствах метода, следует отметить факт неединственности решения. На кафедре железобетонных конструкций НГАСУ (Сибстрин) разработана энергетическая теория сопротивления железобетона (В.М. Митасов, В.В. Адищев) [7]. В рамках этой теории решена задача перехода сечения из состояния сплошного сечения к состоянию сечения с трещиной, доказано наличие динамической составляющей.

Приняв за аналог мгновенно появившейся трещины, деформирование балки с мгновенно появившемся грузом, получаем удвоенное значение динамического прогиба по сравнению со статическим.

В соответствии с постулатом профессора В.М. Митасова о возможности управления свойствами железобетона через организованные трещины и результатами исследований [1, 7] в области пластических шарниров в теории предельного равновесия введены организованные трещины в процессе изготовления конструкций.

Введение в систему перекрытий заранее организованных трещин позволяет получить замкнутую систему уравнений.

В диссертации приведена полученная система уравнений и пути ее решения.

В третьей главе выполнены экспериментальные исследования.

В железобетонных балках с намеченными трещинами развитие последних происходит без скачков, то есть создается более плавный характер деформирования. С целью проверки подобного эффекта для неармированных балок был проведен модельный эксперимент, в ходе которого изготовили и испытали 4 серии бетонных балок, в каждой серии по 3 балки [1]. Размеры бетонных балок 1200x70x140 мм, класс бетона В15.

Балки серии № 1 изготовили без организованных трещин. Балки остальных серий имели организованные трещины: варьировались их число и высота. Организованные трещины образованы установкой мягкой алюминиевой пластины толщиной 0,5 мм. В диссертации приведена методика проведения эксперимента, схемы нагружения, графики изменения деформаций в сжатой зоне и другие характеристики проведенного исследования.

По результатам испытаний построены графики изменения прогибов в зависимости от нагрузки (рис. 4). Как видно из приведенных графиков, прогибы балок с организованными трещинами в 1,5-3 раза меньше, чем у балок без организованных трещин.

График зависимости РЛ

800 700 600 500 400 300 200 100 О

1

/

/ \л

> У

I

[

1

Серия 1 (без организованных трещин)

Серия 2 (с одной организованной трещиной высотой 0,25И)

Серия 3(с тремя организованными трещинами высотой 0,1^1)

Серия 4(с тремя организованными трещинами высотой 0,25Ь)

1.5

Прогиб мм

Рис. 4. Графики зависимости «прогиб-нагрузка» бетонных балок четырех серий

Для качественной оценки деформирования сопряжения колонны с внутренней обоймой и плиты разработана методика и испытаны узлы сопряжения «колонна-плита» с разными вариантами армирования (рис. 5, 6)

Типі Тип 2 ТИП 3 Тип 4

С обоймой ло верха глоты С обоймой ло нігза плиты С обоймойяо верха плиты Без обоймы

нрабочейарматурой н рабочей арматурой без рабочей арматуры с рабочей арматурой

-г-1 :. . « . . . гЪ Ї »

\ \ И

/ / /

Рис. 5. Типы моделей для испытания сопряжения «колонна-плита»

Разрушение плиты при испытании всех четырех типов образцов произошло при близких значениях нагрузки.

В целях исследования напряженно-деформированного состояния колонны с внутренней обоймой был проведен эксперимент с железобетонными образцами в виде колонн высотой 1 м сечением 250x220 мм с внутренними обоймами разных типов (рис. 7, 8).

Рис. 6. Испытание модели узла сопряжения «колонна-плита»

Рис. 7. Испытание образцов с внутренней обоймой

Образец 1 типа

Образец 2 типа

5с). 150

Образец 3 типа

Ж

Образец 4 типа

С

¡4 '50 |.5

Г

¡4 150 ],5

ш

Рис. 8. Образцы разных типов: с внутренней обоймой и без обоймы

Относительные средние продольные деформации для всех образцов показаны на рисунке 9.

Средние предельные относительные продольные деформации для образцов с обоймой на 13% - 68% выше аналогичных для образцов без обоймы, а несущая способность образцов с обоймой выше на 8-25%. Учитывая, что условия закрепления отличны от деформирования элементов в составе безбалочного железобетонного каркаса, уместно сделать прогноз, что фактические деформации и несущая способность железобетонных колонн с внутренней обоймой превысят полученные величины не менее, чем в 1,5-2 раза.

-£1/0,002 -е 2/0,002 -сЗ/и.002 -£4/0,002

0 0,2 0,4 0.6 0,8 1 1,2

еп/0,002

Рис. 9. Относительные средние продольные деформации образцов

Третий эксперимент был проведен с целыо сравнения прочностных характеристик при работе на срез с изгибом бетонных и железобетонных образцов с внутренней обоймой (рис. 10). Размеры образцов 100x100x400 мм. Класс бетона В15. Разрушающая нагрузка для образцов с внутренней обоймой в 6,8 раз превысила максимальную нагрузку для бетонных образцов. В

диссертации приведена методика эксперимента, основные характеристики образцов и полученные результаты.

Четвертый эксперимент - испытания модели безригельного каркаса в масштабе 1:6 , в которой колонны выполнены в двух вариантах - без внутренней обоймы и с внутренней обоймой, а в плите перекрытия в двух ячейках сделаны заранее организованные трещины. Зафиксированные прогибы плит со стохастически образующимися трещинами были больше, чем у плит с организованными трещинами на 10-45%. Сложное напряженное состояние крайних колонн привело к разрушению по наклонному сечению колонн без обоймы, колонны же с внутренней обоймой остались целыми, что свидетельствует о их повышенной надежности при работе на срез с изгибом (рис. 11, 12).

БетонныГюбразец Образец с обоймой

Рис. 10. Испытания образцов на срез с изгибом

Рис. 11. Разрушение модели 1:6 Рис. 12. Разрушение колонны

без обоймы

В четвертой главе представлен анализ результатов выполненных исследований, в том числе отражающих новый принцип формообразования.

В исследованиях Л.В. Енджиевского, В.Л. Игошина, В.В. Лебедева показано, что учет геометрических несовершенств при возведении монолитных железобетонных безригельных каркасов приводит к увеличению количества арматуры до 15%.

При проектировании многоэтажных зданий с использованием формообразующего остова возможные отклонения от вертикали при возведении каркаса учитывать не следует. В г. Новосибирске по ул. Урицкого возводится 12-этажный объект из монолитного железобетона, представляющий собой безригельный каркас (рис. 13).

Рис. 13. Формообразующий каркас

Нижние четыре яруса первой очереди возведены с использованием сталежелезобетонного каркаса. Остальные этажи возводились по обычной схеме. В диссертации приведены результаты геодезического мониторинга при строительстве этого здания. Отклонения верхних точек четырех нижних ярусов первой очереди от вертикали практически отсутствуют, в остальных же случаях отклонения значительны. Таким образом, применение сталежелезобетонного каркаса исключает необходимость повышения расхода стали, что при необходимой и достаточной надежности и эксплуатационной долговечности приводит к снижению его себестоимости.

Одним из видов разрушения при одноразовых динамических воздействиях является срез колонны. Проведенный эксперимент с бетонными элементами и элементами с обоймой показал, что последние выдерживают разрушающую нагрузку в 6,8 раз большую, чем бетонные. Характер разрушения бетонных элементов - хрупкий, элементов с обоймой - пластический.

Результаты измерений деформаций, полученных при испытании образцов с разными видами обойм, подвергли статистической обработке. В диссертации приведены исходные данные из 3000 измерений, результаты аппроксимации зависимостей различными функциями, как для показаний отдельных датчиков, так и для групп измерений, сделана проверка достоверности полученных результатов с помощью Т-критерия Стьюдента.

По данным проведенного эксперимента с достоверностью 85% средние продольные деформаций образцов с обоймой качественно превышают средние продольные деформаций образца без обоймы.

Рис. 14. Аппроксимация поперечных Рис. 15. Аппроксимация

деформаций поперечных деформаций

образцов без обоймы образцов с обоймой

Анализ горизонтальных деформаций элементов показал, что модели с обоймой деформируются линейно на большем отрезке нагружения, чем образцы без обоймы (рисунок 14.2 + 9,93 • 1 (Г14; для образцов с обоймой:

е = -5,4 • 10"5 + 3,7 ■ 10"7 N -3,1-1 (Г'° г +1,07 • 10"13 Ж3.

Вычисленные по данным уравнениям точки перегиба гиперболы, означающие конец линейного деформирования, соответствуют для образцов без обоймы нагрузке 700 кН, а для образцов с обоймой 1 ООО кН, что на 43% больше.

На основе предложенной в работе инженерной методики расчета образцов с обоймой построены зависимости несущей способности сжатого элемента от шага поперечных стержней (рис. 16) и график влияния класса бетона на эффективность применения обоймы (рис. 17). В диссертации представлены графики зависимостей эффективности внутренней обоймы от размера сечения, количества продольной арматуры и ее класса.

—Ф— с) б (ПОЛеречп стержни)

—в—а & (поперечн. стержни)

—*—£1 101ПОПеречп. стержни)

25 50 75 125 150 200 250 300 Шаг поперечных стержней, мм

3.33 -

25 53 7$ 115 159 230 253 ИЗ 553 403 453 533 Шаг поперечных стержней, мм

Рис. 16 Рис. 17

Результаты исследований внедрены в практику проектирования зданий и сооружений, в частности здания технопарка в РП «Кольцово» НСО, где применен сталежелезобетонный каркас.

Выводы и рекомендации

1. Разработан новый принцип формообразования конструктивной системы безригельного монолитного каркаса многоэтажных зданий с использованием металлического остова в его элементах, который кроме функции жесткой арматуры выполняет роль внутренней обоймы.

2. Анализ результатов физического эксперимента показал увеличение несущей способности колонн с внутренней обоймой по сравнению с колоннами без обоймы до 24%, что позволяет снизить класс бетона, уменьшить сечение колонн, тем самым увеличивая полезную площадь здания.

3. Экспериментально установлено, что если металлический остов колонн проходит сквозь плиту, в узле сопряжения при условии съемных поддерживающих ригелей необходимо устанавливать дополнительные элементы, увеличивающие сопротивление продавливанию; в случае, если ригель находится внутри плиты - дополнительных элементов устанавливать не требуется.

4. Предельные продольные деформации для образцов с обоймой по сравнению с образцами без обоймы по результатам физического эксперимента возрастают до 78%, поперечные - в 1,5-2,5 раза. Это позволяет рекомендовать применение арматурной высокопрочной стали (арматуры А600С) в сжатых элементах с внутренней обоймой с повышенным сопротивлением сжатию.

5. Результаты физического эксперимента бетонных балок с заранее организованными трещинами позволили уточнить картину перераспределения напряжений в бетоне при полном отсутствии арматурной стали. Эти результаты,

а также характер деформирования плит перекрытий безригельного каркаса физической модели и расположение образовавшихся трещин позволили выдвинуть предложения по расчету плит безригельного каркаса с заранее организованными трещинами.

6. Применение формообразующего сталежелезобетонного каркаса повышает точность возведения монолитных многоэтажных зданий и не требует дополнительного армирования, связанного с геометрическими несовершенствами. Проведенные геодезические измерения и использование системы измерения полей деформаций на строительстве 12-этажного жилого здания в г. Новосибирске позволили подтвердить вышеизложенные выводы.

7. Разработана инженерная методика расчета сжатых элементов с внутренней обоймой при плоском и трехмерном обжатии. В отличие от существующих методов, применен новый подход к исходным предпосылкам, позволяющий получить результат, наиболее адекватный физическому эксперименту.

8. Проведена статистическая обработка ' результатов измерений в физическом эксперименте на образцах с внутренней обоймой разных типов. Получены обобщения, позволяющие оценивать влияние внутренней обоймы на продольные и поперечные деформации и на несущую способность сжатых элементов.

9. Испытания модели безригельного каркаса до разрушения позволили выявить характер трещинообразования в плитах перекрытий, получить сравнительные результаты деформирования узлов сопряжения «плита-колонна» для колонн с внутренней обоймой и без нее.

10. Результаты экспериментальных и теоретических исследований внедрены в практику проектирования и строительства на реальном объекте, выполнено проектирование в полном объеме здания с использованием формообразующего каркаса, который при весьма сложной стеклянной фасадной системе позволил ускорить и упростить процесс возведения за счет отсутствия геометрических несовершенств и уменьшить сечение колонн нижних этажей.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

- Издания, рекомендованные ВАК РФ:

1. Логунова, М.А. Экспериментальные исследования бетонных балок без организованных трещин и с заранее организованными трещинами [Текст]/ М.А. Логунова, A.C. Пешков // Изв. вузов. Строительство. -2011.-№ 1.С. 116-120.

2. Митасов, В.М. К вопросу учета и уменьшения влияния начальных геометрических несовершенств при возведении многоэтажных каркасных зданий [Текст]/ В.М. Митасов, В.Г. Себешев, Г.Г. Асташенков, М.А. Логунова // Изв. вузов. Строительство. - 2012. -№ 2. С. 91 -97.

3. Пантелеев, H.H. К вопросу определения несущей способности железобетонных колонн с внутренней обоймой [Текст]/ H.H. Пантелеев, В.М. Митасов, М.А. Логунова // Изв. вузов. Строительство. - 2012. -№3. С. 105 - 110.

4. Митасов, В.М. Конструктивные особенности и расчет железобетонных плит с заранее организованными трещинами [Текст]/ В.М. Митасов, В.Г. Себешев, М.А. Логунова // Изв. вузов. Строительство. - 2012. — № 6. С. 119-123.

- Сборники материалов международных конференции:

5. Митасов, В.М. Сборно-монолитный сталежелезобетонный каркас для строительства в условиях Сибири [Текст]/ В.М. Митасов, М.А. Логунова//Актуальные проблемы науки. 4.6. - Тамбов: ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011. - С. 101-103.

6. Митасов, В.М. Сборно-монолитный сталежелезобетонный каркас для жилищного и гражданского строительства [Текст]/ В.М. Митасов, М.А. Логунова//Проблемы современного бетона и железобетона. 4.1. Бетонные и железобетонные конструкции. — Минск: Минсктиппроект,

2011.-С. 269-274.

7. Митасов В.М. Трещинообразование в железобетонных конструкциях [Текст]/ В.М. Митасов, В.В. Адищев, Н.С. Пичкурова, М.А. Логунова// Железобетонные конструкции: исследования, проектирование, методика преподавания. Сборник докладов международной научно-методической конференции (4-5 апреля 2012 г. г. Москва). - М.: МГСУ, 2012. - С. 269 -276. .

8. Митасов В.М. Сталежелезобетонный сборно-монолитный каркас [Текст]/ В.М. Митасов, H.H. Пантелеев, М.А. Логунова, A.A. Харитонов // Железобетонные конструкции: исследования, проектирование, методика преподавания. Сборник докладов международной научно-методической конференции (4-5 апреля 2012 г. г. Москва). - М.: МГСУ,

2012.-С. 276-282.

- Патенты:

9. Пат. 112693 Российская Федерация, МПК Е04В 1/16. Железобетонный каркас здания [Текст] / Митасов В.М., Пантелеев H.H., Аргунов Ю.К., Логунова М.А. (Россия). - №2010145365/03; заявл. 08.11.2010; опубл. 20.01.2012, Бюл. №2.-2 с. : ил.

Монолитный железобетонный каркас это

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы применяется в строительстве как многоэтажных, в том числе высотных, конструкций, так и в сооружении небольших частных домов. В первом случае это техническая необходимость в силу прочности такого вида материала, во втором – экономично не обосновано, так как можно использовать более дешевые составляющие. К плюсам использования железобетонного каркаса в строительстве можно отнести:

Зачем нужен монолитный железобетонный каркас для строительства домов из газобетонных блоков?


Газобетон как материал весьма ограничен попрочности на сжатие, поэтому использование газобетонных блоков при строительстве домов, так же имеет ряд предписаний. Класс прочности газобетона плотностью D 500 соответствует марке М50 что означает следующее: не разрушаясь газоблок может выдержать давление 50 кг на квадратный сантиметр.

Сборно-каркасно-монолитная строительная технология

Каркасно-монолитная строительная технология гарантирует высокую долговечность построек и прочностную надёжность зданий - допускается строительство в сейсмических районах до 10 баллов. Это обусловлено высокой жесткостью каркаса и монолитных межэтажных перекрытий, при этом несущая конструкция дома не имеет стыков и сварных соединений отдельных конструктивных элементов каркаса. Колонны переходят в перекрытия, перекрытия в колонны и так от фундамента до крыши. Каждый этаж собирает и несет только свою нагрузку. Количество этажей у каркасно-монолитных зданий может достигать 100 и более.

Для сравнения кирпичные строения ограничены по количеству возводимых этажей и имеют низкую сейсмическую устойчивость.

Строительство монолитных зданий и сооружений

Строительство сооружений из монолитного железобетона занимает лидирующие позиции в строительной отрасли. Данная технология используется при возведении жилых, административных зданий, торговых и офисных центров, гидротехнических и атомных сооружений. Можно выделить ряд преимуществ, которые монолитное строительство зданий имеет перед другими технологиями.

Сборные железобетонные конструкции, изготавливаемые на строительной площадке

При выполнении конструкций из монолитного бетона трудовые ресурсы используются неэффективно: значительное количество рабочих различной степени квалификации либо занято на неритмично выполняемых работах, либо простаивает в ожидании своей очереди. Кроме того, около 30% стоимости конструкций составляют затраты на опалубочные и крепежные конструкции и работы. Между тем изготовление сборных конструкций исключает работы по установке и перестановке опалубки и позволяет организовать работу рациональным конвейерным способом и обеспечить равномерную поточность производства....

Монолитно-каркасное здание: вековая прочность и еще 5 преимуществ.

Если вы ищите квартиру, то обязательно поинтересуетесь у продавца или застройщика, из какого материала построен дом. Это действительно очень важно, ведь напрямую влияет на комфорт проживания, тепло, уровень шума. А еще важно знать, какую технологию использовал застройщик при строительстве. Строительная отрасль развивается, постоянно появляются или перенимаются из-за рубежа прогрессивные технологии, позволяющие оптимизировать строительный процесс.

Почему монолитные бетонные конструкции преобладают в жилищном строительстве?

Одна из самых больших проблем в строительных технологиях сегодня - это возможность построить здания нужного качества в срок, используя самые энергоэффективные и экономически эффективные решения. Не поэтому ли разрастается монолитная бетонная конструкция?
Для выбора правильной технологии необходимо учитывать множество аспектов, таких как технические требования к зданию, различные факторы стоимости, временные требования, осуществимость, выполнимость, требования к оборудованию, опыт и готовность.

Монолитные конструкции
Монолитные железобетонные конструкции чаще всего используются при возведении конструкции торговых центров, многоэтажных домов и офисных зданий. В основном потому, что эта технология обеспечивает относительно низкие затраты на строительство и предсказуемость. Строительная компания легко с ним рассчитывает, не особо удивляется. Сама конструкция может быть изготовлена ​​из сборных элементов или с опалубкой, отлитой на месте. Монолитная конструкция может быть изготовлена ​​относительно быстро, любой формы и не требует специальных инструментов.

Строительные материалы для бетонирования на месте железобетонных конструкций всегда в наличии, а необходимая аренда опалубки, аренда стенда также легко решаются.
По сравнению с другими технологиями, в случае монолитных конструкций, последующие модификации также относительно легко решить. Если отверстия должны быть сделаны в бетоне, это не потребует астрономических затрат и, с учетом статических аспектов, вырезания отверстия в железобетонной конструкции практически везде, где это возможно.


Альтернативы

1.

Композиты

- Во многих областях, от аэронавтики до автомобильной промышленности, мы уже можем найти армированные волокном пластмассовые композиты в строительной отрасли. Армирующий материал может быть углеродом, арамидом или даже стекловолокном. В строительной отрасли он в основном используется для замены стали и бетона, а в высокой архитектуре - для замены стальных стержней в сборных каркасных стенах. Недостатком является то, что физико-механические свойства этих материалов чувствительны к колебаниям температуры, они могут быть склонны к деформации ползучести при более высоких температурах.Еще одна неопределенность заключается в том, что эти решения являются относительно новыми, и нет опыта, как долго они выдержат испытание временем в долгосрочной перспективе.

2.

3D-печать

- эта технология еще очень молода и требует значительного дальнейшего развития, прежде чем ее можно будет использовать более широко. Его преимущество более очевидно в тех областях, где требуется меньшее здание с уникальной замысловатой конструкцией, или при создании 3D-моделей для облегчения проектирования. Эта технология по-прежнему очень медленная и дорогая для строительства огромных мостов или высоких зданий.

3.

Легкие металлоконструкции

- эта технология используется во всем мире в высотных домах. Его преимущество в том, что он обеспечивает прочную, однородную структуру, безотходный, так как все может быть изготовлено с точными размерами, и к нему можно подключить множество дополнительных систем кровли и стен. В Венгрии, за исключением особого сегмента, такого как строительство зала, его культура особо не развита, его использование не получило распространения. Одна из основных причин этого - недостаточная теплоемкость конструкции.Правильного ощущения тепла можно добиться только при правильной ориентации и различных вспомогательных приспособлениях.
Строительство стальных конструкций также требует особого опыта, что также способствует тому, что самые высокие здания в Венгрии, такие как здание SOTE или строящееся здание башни MOL, также построены с использованием монолитной железобетонной конструкции.

Заключение

Во время строительства всегда есть риск, что стоимость и сроки строительства проекта значительно увеличатся.Это экспоненциально верно, если при реализации используются новые технологии, а не стандартные решения. Это один из самых важных аргументов в пользу монолитных железобетонных конструкций, так как затраты на это можно спланировать наиболее надежно, и проще всего найти строительную бригаду с нужными знаниями для этой технологии.

Однако описывать новые строительные технологии было бы ошибкой. Мы все чаще видим случаи, когда, несмотря на их стоимость, в зданиях также появляются новые технологии (например, умные здания, здания с низким энергопотреблением, здания с экологически чистыми технологиями, элементы 3D-печати).В таких случаях, как правило, использование новых технологий оправдывает не рентабельность, а то, что они ориентированы на маркетинг и повышают престиж здания. Однако с дальнейшим развитием новых технологий может наступить время, когда они будут конкурировать с монолитными конструкциями даже на простой основе рентабельности.

* Статья была переведена на основе содержания Ingatlanhírek сайтом ingatlanhirek.hu. Если есть какие-либо проблемы с содержанием, авторскими правами, оставьте, пожалуйста, отчет под статьей.Мы постараемся обработать как можно быстрее, чтобы защитить права автора. Большое спасибо!

* Мы просто хотим, чтобы читатели получали более быстрый и легкий доступ к информации с другим многоязычным контентом, а не с информацией, доступной только на определенном языке.

* Мы всегда уважаем авторские права на содержание автора и всегда включаем оригинальную ссылку на исходную статью. Если автор не согласен, просто оставьте отчет под статьей, статья будет отредактирована или удалена по запросу автор.Спасибо большое! С наилучшими пожеланиями!

(PDF) Анализ основных причин дефектов многоэтажных железобетонных каркасных зданий

Анализ основных причин неисправностей многоэтажных железобетонных каркасных

этажных каркасных зданий

Владимир Ямов1, Зоя Беляева2, *

1 Уральский федеральный университет, Институт строительства и архитектуры, кафедра промышленного строительства,

экспертиза гражданского строительства и недвижимости, 620002 Екатеринбург, Россия

2 Уральский федеральный университет, институт строительства и архитектуры, кафедра строительства

конструкций и грунтов механика, 620002 Екатеринбург, Россия

Аннотация.Многоэтажные железобетонные каркасные дома

широко распространены в России. Большинство из этих зданий имеют систему балочных каркасов

, где основными несущими элементами являются колонны, балки и пустотные перекрытия

, а пространственная жесткость обеспечивается дополнительными диафрагмами, лестницей

и лифтовой секцией. Такие здания легко спроектировать и построить

и достаточно многофункциональны по назначению. В статье на основе опыта

авторов в исследовании исследуются основные дефекты в таких

зданиях.Причины типичных дефектов можно разделить на

объективных,

технологических и эксплуатационных. Обычно причиной обследования может быть

повреждений конструкции, обнаруженных собственником здания, поэтому часто обследование

проводится во время аварийного состояния, которого можно избежать

, если осмотры и мониторинг технического состояния конструкций составляют

обычный. Также существует необходимость в улучшении методов проектирования новых

зданий и усилении существующих.

1 Введение

Многоэтажные железобетонные здания единой конструкции широко распространены в России.

Каркасы этого типа зданий в основном строятся из сборных элементов - колонн, балок

,

и плит (см. Рис. 1). Жесткость и устойчивость здания в целом составляет

, обеспечиваемая элементами жесткости - диафрагмами, лестничной и лифтовой секциями, а также

конструкцией перекрытия, которые передают возникающие горизонтальные силы на каркас и диафрагмы. .

Эти здания просты по конструкции и достаточно многофункциональны в использовании - их можно использовать

как промышленные, офисные или общественные здания.

Большая часть этого железобетонного здания была построена в 80-х и 90-х годах

20 века. Несмотря на то, что расчетный срок службы железобетонных конструкций составляет

более 50 лет, многие здания имеют дефекты, значительно сокращающие срок их службы.

По результатам обследований технического состояния многоэтажных железобетонных зданий

, проведенных сотрудниками Института гражданского строительства

Инженерно-архитектурного строительства, дефекты в них вызваны различными факторами.Анализ

полученных данных позволяет выявить основные причины дефектов, приводящих к

* Автор для переписки: [email protected]

© Авторы, опубликовано EDP Sciences. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons

Attribution License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Сеть конференций MATEC 279, 02008 (2019) https://doi.org/10.1051/matecconf/201927

8

Строительные дефекты 2018

Монолитное строительство

Возведение монолитных зданий сегодня - одна из самых распространенных технологий возведения конструкций различного назначения.Его главная особенность в том, что при строительстве не используются отдельные элементы здания - блоки, кирпичи или панели, а все здание представляет собой цельную конструкцию из бетонной смеси.

Данная технология успешно применяется как при возведении монолитных многоэтажных домов, так и при возведении малоэтажных жилых домов. С учетом общих финансовых затрат, затраченных временных и человеческих ресурсов цена таких конструкций ниже, чем при использовании других материалов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОНОЛИТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Монолитное здание - это бесшовная конструкция, которая устанавливается на твердую бетонную плиту толщиной не менее 1 м. К нему крепится опалубка для заливки жидкой бетонной смеси. Для повышения прочностных характеристик бетонную смесь армируют, то есть в нее погружают металлические стержни и сетки. Это также предотвращает растрескивание бетона и увеличивает сейсмостойкость здания. В процессе заливки бетона смесь уплотняется с помощью погружных вибраторов, которые помогают удалить скопившийся воздух.Таким образом создается железобетонный каркас, обладающий высокой прочностью, надежностью и долговечностью.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МОНОЛИТНЫХ ЗДАНИЙ

Возведение монолитного дома имеет ряд преимуществ перед использованием других материалов:

  1. Монолитные постройки при тех же параметрах теплопроводности, теплоизоляционных характеристик и прочности легче на 15-20%, что снижает нагрузку на несущие конструкции и фундамент здания;
  2. При проектировании и строительстве монолитных зданий нет ограничений по архитектурным решениям, т.е.е. нет привязки к размерам готовых конструктивных элементов (панелей, блоков). В монолитном строительстве могут быть ограничения только по эксплуатационным свойствам материала;
  3. В отличие от панельного строительства, где стеновые панели изготавливаются в производстве и доставляются на строительную площадку в готовом виде, в монолитном строительстве все происходит непосредственно на строительной площадке. Кроме того, бесшовная конструкция не требует дополнительных работ по герметизации и утеплению стыков;
  4. Отсутствие швов между отдельными элементами здания значительно увеличивает его эксплуатационные характеристики, а также прочность и надежность всей конструкции;
  5. Строительство монолитного дома потребует значительно меньше трудовых ресурсов, а также временных затрат.

К недостаткам монолитного строительства можно отнести зависимость работы от погодных условий. При низких температурах воздуха бетонные работы проводить нельзя, либо необходимо при заливке бетона использовать трансформаторы для нагрева бетонной смеси.

ЭТАПЫ СТРОИТЕЛЬСТВА МОНОЛИТНОГО ДОМА

Технология строительства монолитного дома включает несколько важных этапов:

  • разработка проектно-сметной документации;
  • подготовка площадки под строительство;
  • установка фундамента;
  • установка фурнитуры;
  • установка опалубки;
  • изготовление и заливка бетонной смеси.

Разработка проектно-сметной документации - необходимый и ответственный этап любого строительства, как многоэтажки, так и небольшого коттеджа. В качестве проекта вы можете выбрать типовой проект, но важно изменить стандартные параметры, исходя из конкретных условий расположения и эксплуатации здания. Поэтому важно, чтобы разработкой проекта занимались профессиональные архитекторы и дизайнеры, хорошо знающие «подводные камни» любого строительства.Важно предусмотреть производство бетонной смеси прямо на строительной площадке, это позволит сэкономить на транспортных расходах и снизить общую стоимость строительных работ.

При проектировании зданий специалисты компании «Лимакмарашстрой» используют современные BIM-технологии и создают информационную пространственную трехмерную модель будущего объекта. Подход к проектированию зданий через их информационное моделирование предполагает сбор и комплексную обработку всей архитектурной, инженерной, технологической, экономической и другой информации о здании со всеми его взаимосвязями, когда конструкция и все, что с ней связано, рассматривается как единое целое. объект.

ФУНДАМЕНТ ДЛЯ МОНОЛИТНОЙ КОНСТРУКЦИИ - ВИДЫ И ОСОБЕННОСТИ

Тип фундамента для монолитного здания выбирается на этапе проектирования, исходя из размеров, этажности и конструктивных особенностей здания, несущей способности, характеристик грунта, близости к грунтовым водам и т. Д. Для строительства монолитных зданий: Используются несколько типов фундаментов:

  1. Ленточный фундамент состоит из железобетонного пояса, расположенного под всеми несущими элементами и внутренними перегородками.Для строительства малоэтажных домов применяется ленточный фундамент мелко-заглубленного типа глубиной до 0,7 м. Для строительства многоэтажных домов используется полностью заглубленный вариант фундамента, который устанавливается на глубине не менее 50 см от уровня промерзания грунта. По конструктивным особенностям ленточный фундамент может быть монолитным и сборным. Монолитная конструкция, несмотря на большой расход бетона, обладает более высокой прочностью и надежностью, обеспечивая равномерное давление на грунт.
  2. Плитный фундамент - это монолитная или сборная железобетонная плита, устанавливаемая на подготовленный фундамент. Использование бетонных плит в качестве фундамента рекомендуется в сейсмически опасных зонах, на глубоко промерзающих и пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, с большим перепадом высот на строительной площадке и т. Д. Фундамент из железобетонных плит может использоваться в качестве фундамента. черный пол с дополнительными работами по утеплению.
  3. Свайный фундамент чаще всего применяется при многоэтажном строительстве монолитных домов.В качестве свай используются винтовые, буронабивные и забивные.

ВЛАЖНАЯ ЗАЩИТА ФУНДАМЕНТА И СТЕН ЗДАНИЯ

Гидроизоляционные работы проводятся снаружи и внутри здания для защиты бетонных конструкций от повышенной влажности и агрессивных факторов окружающей среды. Для гидроизоляции используется несколько видов защиты - покрытие битумной смесью, обработка химическими соединениями для создания влагостойкого покрытия, оклейка рубероидом всех видов.

УСТАНОВКА ОПОРНОЙ РАМЫ

Армирование придает дополнительную прочность и надежность железобетонным конструкциям, армированная конструкция в большей степени предотвращает разрушение или потерю эксплуатационных свойств. Для создания каркаса используется железный прут диаметром от 10 мм (для строительства малоэтажных домов на нормальном грунте) до 14-18 мм для строительства многоэтажных домов или строительства домов на проблемном грунте. .

Арматура может быть рабочей, снижающей показатели растяжения, распределяющей, регулирующей нагрузку между частями каркаса, и монолитной, определяющей расположение арматуры в общей конструкции здания и скрепляющей ее.В промышленном строительстве арматура на производстве сваривается и поставляется готовой к установке. При строительстве небольших домов арматура сваривается и склеивается на строительной площадке.

УСТАНОВКА ОПАЛУБКИ

Опалубка устанавливается со всех сторон опорной арматуры и необходима для закрепления бетонной смеси. Он может быть разборным или несъемным. Съемная деревянная опалубка применяется при возведении небольших зданий, а также конструкции из металлических панелей (подвижная опалубка) и подвижной раздвижной опалубки, которая после затвердевания бетона с помощью подъемных механизмов перемещается на следующую ступень.

Самая прочная и надежная - это деревянная опалубка. Сегодня все чаще при строительстве монолитных домов используются несъемные конструкции из пустотелых блоков пенополистирола, которые после завершения строительных работ используются в качестве утеплителя.

БЕТОН ЗАЛИВАЮЩИЙ

Бетонная смесь для заливки состоит из 53% крупнозернистого заполнителя (чаще всего это щебень, но можно использовать шлак, перлит), 33,5% мелкого наполнителя (песок крупной и средней крупности) и 13.5% цемента. Бетонную смесь можно приготовить на стройплощадке (лучший вариант для строительства больших зданий), либо приобрести и доставить с производства (лучший вариант для небольших построек). Бетонная смесь укладывается вручную, либо используется специальное оборудование.

Компания «Лимакмарашстрой» - компания полного цикла, занимающаяся строительством многоэтажных, монолитных и монолитно-кирпичных жилых домов под ключ в Москве и области, а также в других городах России.Оказываем полный комплекс услуг: от разработки проекта до сдачи объекта в эксплуатацию.

Всеобъемлющее руководство по строительству бетонных каркасных конструкций.

Привет, ребята! В сегодняшней статье вы подробно узнаете о RC-корпусе и здании каркасной конструкции и его конструкции.

Итак, вперед.

Здание каркасной конструкции.

В здании каркасной конструкции горизонтальные конструкции (балки) и вертикальные конструктивные элементы (колонны) монолитно возводятся из железобетонного цементного бетона (Р.C.C).

При строительстве зданий с каркасной конструкцией стены сооружаются только для перегородок, а нагрузка передается на фундамент через балки и колонны.

Во время строительства различных элементов конструкции армирование одного элемента соединяется с другим элементом.

Таким образом, все элементы конструкции скреплены друг с другом.

Если есть необходимость выполнить строительный шов в здании каркасной конструкции, то имеющийся бетон счищается, а шов заполняется новой бетонной смесью.

Этот метод обеспечивает жесткость и монолитность соединения. Строительство здания каркасной конструкции ведется для многоэтажного дома.

В здании каркасной конструкции вертикальные структурные элементы известны как колонн, и горизонтальные элементы конструкции известны как балок .

Эти конструктивные элементы с перекрытием и перекрытием построены монолитно.

Здание каркасной конструкции построено из р.C.C.

Все эти элементы скреплены между собой, а их стыки залиты бетоном, чтобы стыки были монолитными.

стены со сдвигом спроектированы по ширине здания, чтобы здание могло выдерживать давление воздуха и землетрясения.

Не забудьте посмотреть видео ниже, чтобы лучше понять.

R.C.C Конструкция.

Обычный цементный бетон очень жесткий при сжатии и более слабый при растяжении.Итак, для решения этой проблемы в обычном бетоне используется сталь.

Потому что, поскольку сталь прочна на растяжение, это также увеличивает свойство растяжения в бетоне.

Соотношение цемента, мелкого заполнителя и крупного заполнителя сохраняется около (1: 2: 4), величина стали сохраняется в пределах от 0,8 до 8 процентов в этом соотношении.

Различные компоненты конструкции R.C.C подробно описаны ниже.

Колонны

R.C.C.

В здании каркасной конструкции элементы вертикальной конструкции называются колоннами.Нагрузка обеспечивается на их краях.

Столбцы делятся на следующие типы.

В колонне с осевой нагрузкой, нагрузка прикладывается к центру поперечного сечения колонны.

В колонне с эксцентриковой нагрузкой, нагрузка не распространяется на центр.

Короткая колонна: Колонна, выходящая из строя из-за дробления материала, известна как короткая колонна.

Промежуточная колонна: колонна, выходящая из строя в результате изгиба и раздавливания.

Длинная колонна: Колонна, которая выходит из строя из-за изгиба, а не из-за раздавливания материала.

Коэффициент гибкости используется для определения удовлетворительной разницы между короткой и длинной колонной.

Для коэффициента гибкости используется следующая формула.

Коэффициент гибкости = L / D

где,

L = длина колонны.

D = наименьший размер колонны.

Примечание:

Если коэффициент гибкости достигает 15, то это короткий столбец, а если коэффициент превышает 15, то это длинный столбец.

Колонны

имеют разные формы, включая прямоугольную, квадратную и круглую.

Основание колонны построено прямоугольным для создания прямоугольной колонны, но оно построено в квадрате для всех других типов колонн.

Глубина основания колонны сохраняется в соответствии с проектом и бюджетом.

Сталь в колонне.

Описание стальных стержней, используемых в основании колонны и колонны, объясняется ниже.

1. Основные стержни.

Основные полосы используются в столбцах по ширине и высоте.

Эти стальные стержни разработаны в соответствии с нагрузкой, и эти стержни используются с диаметром от 5 мм до 50 мм (от 2 дюймов до 3/8 дюйма).

Бетонное покрытие предусмотрено у основания под стальными стержнями от 7 до 10 см (от 2,5 до 4 дюймов).

2. Продольные стержни:

Продольные стержни используются в колонне вертикально.

В колоннах квадратной и прямоугольной формы количество продольных стержней сохраняется 4.

В колоннах круглой формы количество продольных стержней сохраняется равным 6.

Бетонное покрытие удерживается на высоте от 2 до 3 см в колоннах или бетонное покрытие должно соответствовать диаметру стальных стержней.

Диаметр стальных стержней составляет примерно от 5 до 50 мм в зависимости от нагрузки, приходящейся на колонну.

3. Стремена.

Стремена - это кольца, которые устанавливаются вокруг стальных стержней в некотором пространстве для защиты их от коробления.

Шаг - это расстояние между центрами двух колец или хомутов в круговой колонне.Это расстояние сохраняется в зависимости от нагрузки и конструкции конструкции.

Или это будет эквивалентно двенадцати диаметрам наименьшего продольного стержня, используемого в колонне.

Однако размер шага не увеличивается более чем на 30 сантиметров (12 дюймов).

В случае колонны круглой формы, непрерывная стальная проволока покрыта вокруг стальных стержней вместо колец или хомутов.

Эта проводка известна как Helical Binding .

Шаг винтовой связи не должен быть меньше чем в 3 раза его диаметра и не должен превышать 1/6 диаметра колонны.

Читайте также: 9 различных типов труб для водопровода и водоснабжения.

Балка.

В зданиях с каркасной конструкцией горизонтальные элементы конструкции называются балками и используются для того, чтобы выдерживать нагрузки различных частей здания.

Если балка напрямую передает нагрузку на опоры, то балка этого типа называется Первичная балка .

Если балка передает нагрузку на другую балку, то меньшая балка, на которую передается нагрузка, будет называться вторичной балкой.

Beam имеет следующие типы:

1. Консольная балка.

Консольная балка прикрепляется к одному углу опоры, а другой угол остается свободным.

Из-за натяжения стальные стержни используются близко к верхней поверхности консольной балки.

2. Балка с простой опорой.

Это балка, у которой один конец является роликовой опорой, а другой конец прикреплен к опоре.

В балке с простой опорой основные стержни используются в нижней части балки.

В верхней части балки предусмотрены относительно тонкие стальные стержни, известные как анкерные стержни .

Назначение анкерных стержней - поддерживать основные стержни. Позже вокруг якоря и основных стержней устанавливаются кольца. Эти кольца известны как хомуты .

3. Свисающая балка.

Это похоже на балку с простой опорой. Единственное отличие состоит в том, что концы или углы балки не располагаются над вертикальными опорами; они скорее закреплены так, что будут нависать.

Иногда один конец балки свисает, а иногда оба конца балки свисают.

В нависающей балке основные стержни размещаются в балке рядом с нижней частью балки.

В верхней части балки предусмотрены относительно тонкие стальные стержни, известные как анкерные стержни .

Назначение анкерных стержней - поддерживать основные стержни. Позже вокруг якоря и основных стержней устанавливаются кольца. Эти кольца известны как хомуты .

4. Сплошная балка.

Непрерывные балки строятся на трех и более опорах. Их концевые опоры могут быть консольными, фиксированными или свободно поддерживаемыми.

Стальные стержни выполнены в том же стиле, что и выступающие балки или балки с простой опорой.

5. Фиксированная балка.

Неподвижная балка построена на двух опорах, а ее концы закреплены на опорах. В неподвижной балке основные стержни размещаются близко к нижней части.

В верхней части балки предусмотрены относительно тонкие стальные стержни, известные как анкерные стержни .

Назначение анкерных стержней - поддерживать основные стержни. Позже вокруг якоря и основных стержней устанавливаются кольца. Эти кольца известны как хомуты .

6. Балка тавровая.

T-Beams выглядит как английский алфавит «T», поэтому их называют T-Beams. Если вокруг комнаты построить тавровые балки, то они будут иметь форму "L."

.

Т-образная балка и плита построены монолитно. Следовательно, ширина плиты несет нагрузку вместе с ребром.

Основные стержни размещаются в нижней части балки. Верхняя часть балки известна как фланец .

Во фланце стальные стержни, используемые для балки, соединяются со стальными стержнями, предназначенными для плиты.

Стремена используются для того, чтобы стальные стержни оставались на том же месте и в том же положении.

Плита.

Плита - это плоское горизонтальное место, которое используется для покрытия здания сверху и обеспечения укрытия для жителей.

В здании каркасной конструкции сооружаются плиты R.C.C. Концы стальных стержней изогнуты, или на концах стальных стержней сформированы крючки.

Это делается для прочного закрепления стальных стержней в бетоне. В настоящее время используются современные стальные стержни - деформированные стальные стержни, которые имеют рифленую или шероховатую поверхность для повышения сопротивления.

Крюк не требуется для деформированных стальных стержней, так как их поверхность оказывает большее сопротивление бетону и прочно фиксируется в бетоне.

Когда стальные стержни соединяются вместе, чтобы удлинить их для вертикального стыка, тогда стык делается эквивалентным 30-кратной длине диаметра стального стержня.

Для горизонтального стыка длина стыка равна 40 диаметрам стального стержня.

Плиты R.C.C подразделяются на два основных типа.

1. Односторонняя плита.

Если соотношение длины и ширины плиты больше 2, то она называется Односторонняя плита .Этот тип плиты поддерживается балкой с двух противоположных сторон, чтобы нести нагрузку в одном направлении.

В односторонней плите механизм передачи нагрузки происходит в более коротком направлении.

2. Двусторонняя плита

Если соотношение длины и ширины плиты равно 2 или меньше 2, то она называется Двухсторонняя плита.

Основные стержни используются в обоих направлениях плиты, т. Е. По ширине и длине. Бетонное покрытие держится на 1-2 см из стальных стержней.

Двусторонняя плита поддерживается в четырех направлениях, а механизм нагружения происходит в обоих направлениях.

Спасибо, что прочитали эту статью. Пожалуйста, не забудьте поделиться им.

Читайте также: Конструкция стенок полостей - ее достоинства, недостатки.

Читайте также: Компоненты или части лестницы и лестницы.

Многоэтажные дома | SpringerLink

Глава

Первый онлайн:

Часть Springer Tracts в гражданском строительстве серия книг (SPRTRCIENG)

Реферат

В этой главе представлены конструктивные элементы стальных многоэтажных зданий, такие как колонны, главные и второстепенные балки или бетонные плиты.Для этих элементов показаны различные типы поперечного сечения, как из чистой стали, так и из композитного железобетона, и даны комментарии к альтернативным вариантам, в которых представлены преимущества и характеристики каждого из них. Информация включена в отношении требований к пригодности к эксплуатации, поведения в условиях пожара и методов строительства.

Далее следует представление различных структурных систем, которые обеспечивают общую поперечную устойчивость зданий, таких как противодействующие моменту каркасы (MRF), концентрические (CBF) или эксцентрические (EBF) системы жесткости, поперечные стены различных типов или комбинации вышеупомянутое, в сочетании с диафрагменным действием плит перекрытия и жесткостью соединений и стыков (простые, жесткие или полужесткие стыки).Это позволяет проектировщику получить достаточную информацию для выбора для каждого конкретного случая здания соответствующей структурной конфигурации для всей конструкции и для ее частей, таких как форма и тип поперечного сечения отдельных структурных элементов и соединений. и суставы.

Глава завершается изложением положений EN 1998 (Еврокод 8) для зданий, построенных в сейсмических регионах. Эти правила специфичны для каждого типа системы, обеспечивающей общую поперечную устойчивость конструкции (MRF, CBF, EBF и т. Д.).) и представлены в отдельных разделах. Сейсмические правила связаны с требуемой жесткостью и прочностью, иерархией текучести, известной как проектная мощность, а также с ограничением повреждения неструктурных элементов здания в случае частых землетрясений, более слабых, чем проектные. Вышеуказанные сейсмические правила следует рассматривать в сочетании с соответствующими правилами, представленными в соответствующем разделе главы 6. ​​

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

для проверки доступа.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Ссылки

  1. [7.1] EN 1994-1-1 (2004) Еврокод 4: Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций - Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий. CEN.

    Google Scholar
  2. [7.2] EN 1994-1-2 (2004) Еврокод 4: Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций - Часть 1-2: Общие правила - Конструктивное противопожарное проектирование. CEN.

    Google Scholar
  3. [7.3] EN 1991-1-2 (2002) Еврокод 1: Воздействия на конструкции - Общие воздействия - Воздействия на конструкции, подверженные воздействию огня. CEN.

    Google Scholar
  4. [7.4] Wood R (1974) Эффективная длина колонн в многоэтажных зданиях. Структурная инженерия 52: 235–246.

    Google Scholar
  5. [7.5] EN 1993-1-1 (2005) Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций - Часть 1-1: Общие правила и правила для зданий. CEN.

    Google Scholar
  6. [7.6] Raftoyiannis I, Ioannidis G (2006) Прогиб зубчатых двутавровых балок при поперечной нагрузке.Стальные конструкции 6: 31–36.

    Google Scholar
  7. [7.7] EN 1993-1-13 (в стадии разработки) Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций - Часть 1-13: Стальные балки с большими отверстиями в стенках. CEN.

    Google Scholar
  8. [7.8] ISO 14555 (2017) Дуговая сварка металлических материалов. ISO.

    Google Scholar
  9. [7.9] ISO 13918 (2017) Сварные шпильки и керамические наконечники для дуговой приварки шпилек. ISO.

    Google Scholar
  10. [7.10] EN 729-3 (1995) Требования к качеству сварки - Сварка плавлением металлических материалов - Часть 3: Стандартные требования к качеству.CEN.

    Google Scholar
  11. [7.11] EN 1418 (1997) Сварочный персонал - аттестационные испытания операторов сварки плавлением и установщиков контактной сварки для полностью механизированной и автоматической сварки металлических материалов. CEN.

    Google Scholar
  12. [7.12] EN 719 (1995) Координация сварки - задачи и обязанности. CEN.

    Google Scholar
  13. [7.13] EN 1993-1-3 Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций - Часть 1-3: Общие правила - Дополнительные правила для холодногнутых тонкостенных элементов и листов.CEN

    Google Scholar
  14. [7.14] EN ISO 14713 (1999) Защита от коррозии железа и стали в конструкциях - цинковые и алюминиевые покрытия - Руководящие указания. ISO.

    Google Scholar
  15. [7.15] Бруно М., Уанг С.-М., Уиттакер А. (1998) Дактильное проектирование стальных конструкций. Макгроу Хилл, Нью-Йорк.

    Google Scholar
  16. [7.16] FEMA (2000) Рекомендуемые критерии сейсмического проектирования для новых зданий со стальным каркасом. Вашингтон, США.

    Google Scholar
  17. [7.17] EN 1998-3 (2005) Проектирование сейсмостойких конструкций - Часть 3: Оценка и модернизация зданий. CEN.

    Google Scholar
  18. [7.18] Kurobane Y, Packer J, Wardenier J, Yeomans N (2004) Руководство по проектированию структурных соединений колонн с полыми секциями. TUV Verlag GmbH, Кельн.

    Google Scholar
  19. [7.19] Вайяс И., редактор (2017) Инновационные антисейсмические устройства и системы. ECCS.

    Google Scholar
  20. [7.20] Ваяс И., Танопулос П. (2005) Инновационные диссипативные штыревые соединения (INERD) для сейсмостойких скрепленных рам.Международный журнал стальных конструкций 5/5: 453–463.

    Google Scholar
  21. [7.21] Каридакис П., Иоаннидис Г., Вайяс И. (2008) Инновационная система жесткости и рассеивания энергии (INSTED) для многоэтажных стальных зданий сейсмостойкого дизайна. Труды пятой Европейской конференции (EUROSTEEL) по стальным и композитным конструкциям, 3-5 сентября 2008 г., Грац, Австрия, Том B, с. 1383.

    Google Scholar
  22. [7.22] Димакоянни Д., Дуга Г., Вайяс И. (2015) Сейсмическое поведение каркасов с инновационными системами рассеивания энергии (FUSEIS 1-2).Инженерные сооружения 90: 83–95.

    CrossRefGoogle Scholar
  23. [7.23] Иоан А., Стратан А., Дубина Д. и др. (2016) Экспериментальная проверка способности центрирования эксцентрично скрепленных рамок со съемными звеньями. Инженерные сооружения 113: 335–346.

    Google Scholar
  24. [7.24] Бракони А., Морелли Ф., Сальваторе В. (2012) Разработка, проектирование и экспериментальная проверка стального самоцентрирующегося устройства (SSCD) для сейсмической защиты зданий. Землетрясение 10: 1915–1941.

    Google Scholar
  25. [7.25] EN 1998-1 (2004) Еврокод 8: Положения по проектированию сейсмостойкости конструкций - Часть 1-1: Общие правила - Сейсмические воздействия и правила для зданий. CEN.

    Google Scholar
  26. [7.26] Маццолани Ф., Пилусо В. (1996) Теория и конструкция сейсмостойких стальных каркасов. E&FN Spon.

    Google Scholar

Информация об авторских правах

© Springer Nature Switzerland AG 2019

Авторы и аффилированные лица

  1. 1.Гражданское строительствоНациональный технический университет АфинАфиныГреция
  2. 2.Афинский национальный технический университетАфиныГреция

FEMA Mitigation Mitigation Справочник

Сталь Момент Рамки

S1: Эти здания состоит из рамка сборка из стали балки и стали столбцы.Этаж и крыша обрамление состоит из монолитный конкретный плиты или металлическая палуба с участием конкретный наполнять поддержанный на стали балки открытая сеть балки, или стали фермы.Боковой силы сопротивлялся сталью момент кадры что развивать их жесткость через жесткий или полужесткие балка-колонна соединения.Когда все связи находятся момент сопротивления связи, целиком Рамка участвует в боковом сила сопротивление. Когда только выбранный связи находятся момент сопротивления связи, сопротивление является при условии вдоль дискретный Рамка линий.Столбцы может быть ориентированный и что каждый главный направление из строительство имеет столбцы сопротивление силы в сильный ось изгиб.Диафрагмы состоит из конкретный или металл колода с конкретный заполнить и жесткие родственник к кадры. Когда внешний вид из состав является скрытый стены состоит из металл панель занавес стены остекление кирпич каменная кладка, или сборный конкретный панели.Когда интерьер из состав является законченный, кадры скрытый от потолки, перегородка стены и архитектурный столбец обшивка.Фонды состоит из бетонная насыпь опоры или глубоко куча основы.

S1A: Эти здания находятся похожий на S1 здания Кроме что диафрагмы состоит из древесина обрамление или покрытый сверху металл колода, и находятся гибкий родственник к кадры.

Сталь Скрепленный Рамы

S2: Эти здания есть рамка из стали колонны балки и подтяжки.Скрепленный кадры развивать сопротивление к боковому силы в укрепляющий действие в диагональ члены. Подтяжки побудить силы в в связанный балки и столбцы такой, что все элементы Работа все вместе в манера похожий на ферма, со всеми элемент подчеркивает существование прежде всего осевой.Когда брекеты делать нет полностью триангулировать панель, некоторые из в члены находятся подвергнутый стричь а также изгиб стрессы; эксцентрично скрепленный кадры один такой дело.Диафрагмы перевод боковой загружает в скрепленный кадры. В диафрагмы состоит из конкретный или металл колода с конкретный заполнить и жесткие родственник к кадры.S2A: Эти здания находятся похожий на S2 здания Кроме что диафрагмы состоит из древесина обрамление или покрытый сверху металл колода, и находятся гибкий родственник к кадры.

Сталь Свет Рамы

S3: Эти здания находятся предварительно спроектированный а также сборный с участием поперечный жесткий стали кадры.Они есть одна история в высоту. Крыша и стены состоит из легкий металл стекловолокно или же цементирующий панели. Рамы находятся разработан для максимум эффективность и балки и столбцы состоит из конический, построен разделы с тонким тарелки.Рамы построены в сегменты а также собранный в поле с на болтах или сваренный суставы. Боковой силы в в поперечный направление находятся сопротивлялся посредством жесткий кадры.Боковой силы в в продольный направление находятся сопротивлялся стеной панель срезать элементы или жезл укрепляющий. Диафрагма силы сопротивлялся от покрытый сверху металл палуба, крыша панель срезать элементы или система только напряжение стержень укрепляющий.

Сталь Кадры с участием Конкретный Сдвиг Стены

S4: Эти здания состоит из рамка сборка из стали балки и стали столбцы.Этажи и крыша состоит из монолитный конкретный плиты или металлическая палуба с или без конкретный наполнять. Обрамление состоит из стали балки открытая сеть балки или стали фермы.Боковой силы сопротивлялся от монолитный конкретный срезать стены. Эти стены несущий стены, когда сталь рамка делает нет обеспечить полный вертикальный служба поддержки система.В старшая строительство, сталь рамка разработан для вертикальный грузы Только. В современный двойной системы, сталь момент кадры разработан работать все вместе с конкретный срезать стены в пропорция к их родственник жесткость.в случай двойной система, стены должен быть оценен под этим строительство тип и кадры должен быть оценен под S1 или S1A, Стали Момент Рамки.Диафрагмы состоит из конкретный или металл колода с или без конкретный наполнять. В стали кадр может обеспечить вторичный боковая сила система в зависимости на жесткость из рамка и момент вместимость из балка-колонна соединения.

Сталь Рамка с Заполнение Каменная кладка Сдвиг Стены

S5: Это является старый тип из строительство строительство что состоит кадра сборка из стали балки и стали столбцы.Этажи и крыша состоит из монолитный конкретный плиты или металлическая палуба с участием конкретный наполнять. Обрамление состоит из стали балки открытая сеть балки или стали фермы.Стены состоит из заполнить панели построен твердых глина кирпич, конкретный блок, или пустой глиняная плитка каменная кладка. Заполнение стены могут полностью заключить Рамка члены, а также представить гладкий каменная кладка внешний вид без индикация из Рамка.В сейсмический представление этого тип строительство зависит от в взаимодействие между рамка и заполнить панели. В комбинированный поведение более как стена-диафрагма состав чем Рамка состав.Твердо заполненный каменная кладка панели форма диагональ сжатие стойки между в перекрестки из Рамка члены.Если стены компенсировать от рамка и не полностью задействовать Рамка члены, в диагональ сжатие стойки не буду развивать.В сила из заполнить панель ограничено ножницы вместимость из каменная кладка стык кровати или сжатие вместимость из распорка.В пост-крекинг сила является определенный по анализ из момент обрамить это является частично сдержанный посредством треснутый заполнение.В диафрагмы состоит из конкретный этажи и жесткие родственник к стены.

S5A: Эти здания находятся похожий на S5 здания Кроме что диафрагмы состоит из древесина обшивка или же покрытый сверху металл колода, или иметь большой аспект соотношения и находятся гибкий родственник к стены.

НАЗАД К НАЧАЛУ - Индекс чего-либо Строительство Типы


Бетон Момент Рамы

C1: Эти здания состоит из рамка сборка из монолитный конкретный балки и столбцы.Этаж и крыша обрамление состоит из монолитный конкретный плиты конкретный балки в одну сторону балки двусторонний вафля балки, или плоский плиты.Боковой силы сопротивлялся от конкретный момент кадры что развивать их жесткость через монолитный балка-колонна соединения.В старшем строительство, или в регионы низкий сейсмичность, момент кадры могут состоит из колонка полосы двусторонний плоская плита системы.Современный кадры в регионы высокая сейсмичность есть совместный армирование, близко разнесенный галстуки и особый детализация предоставлять пластичный представление.Этот детализация не является присутствует в старшая строительство. Фонды состоит из бетонная насыпь опоры или глубоко куча основы.

Бетон Стена-диафрагма Здания

C2: Эти здания есть пол и крыша обрамление что состоит из монолитный конкретный плиты конкретный балки в одну сторону балки двусторонний вафля балки, или плоский плиты.Этажи поддержанный на конкретный столбцы или несущий стены. Боковой силы сопротивлялся от монолитный конкретный срезать стены.В старшая строительство, срезать стены слегка усиленный, но часто продлевать через в строительство. В большем недавний строительство, срезать стены происходить в изолированные локации и есть более сильно усиленный с участием конкретный плиты и жесткие родственник к стены.Фонды состоит из бетонная насыпь опоры или глубоко куча основы.

C2A: Эти здания находятся похожий на C2 здания Кроме что диафрагмы состоит из древесина обшивка или есть большой аспект соотношения, и есть гибкий родственник к стены.

Бетон Рамка с Заполнение Каменная кладка Сдвиг Стены

C3: Это является старый тип из строительство строительство что состоит кадра сборка из монолитный конкретный балки и столбцы.Этажи и крыша состоит из монолитный конкретный плиты. Стены состоит из заполнить панели построен твердых глина кирпич, конкретный блок, или пустой глиняная плитка каменная кладка.В сейсмический представление этого тип строительство зависит от в взаимодействие между рамка и заполнить панели.В комбинированный поведение более как стена-диафрагма состав чем Рамка состав. Твердо заполненный каменная кладка панели форма диагональ сжатие стойки между в перекрестки из Рамка члены.Если стены компенсировать от рамка и не полностью задействовать Рамка члены, в диагональ сжатие стойки не буду развивать.В сила из заполнить панель ограничено ножницы вместимость из каменная кладка стык кровати или сжатие вместимость из распорка.В пост-крекинг сила является определенный по анализ из момент обрамить это является частично сдержанный посредством треснутый заполнение.Сдвиг сила из конкретный колонны после стеллаж в заполнение, может ограничить в полувязкий поведение из система.В диафрагмы состоит из конкретный этажи и жесткие родственник к стены.

C3A: Эти здания находятся похожий на C3 здания Кроме что диафрагмы состоит из дерева обшивка или же покрытый сверху металл колода, или иметь большой аспект соотношения и находятся гибкий родственник к стены.

НАЗАД К НАЧАЛУ - Индекс чего-либо Строительство Типы


Сборный / откидной Конкретный Стена-диафрагма Здания

ПК1: Эти здания один или более рассказы в высота и имеют сборный железобетон конкретный периметр стена панели которые бросить на сайт и наклоненный в место.Этаж и крыша обрамление состоит из дерева балки клееный брус балки стали балки или открытая сеть балки. Обрамление поддержанный на интерьер стали столбцы а также периметр конкретный несущий стены.В этажи и крыша состоит из древесина обшивка или же неиспользованный металл палуба. Боковой силы сопротивлялся посредством сборный железобетон конкретный периметр стена панели.стена панели могут быть твердым, или есть большой окно и дверь отверстия который вызвать панели для вести себя больше как кадры чем как срезать стены.В старшая строительство, древесина обрамление прикрепил к стены с древесина бухгалтерские книги. Фонды состоит из бетонная насыпь опоры или глубоко куча основы.

PC1A: Эти здания находятся похожий на ПК1 здания Кроме что диафрагмы состоит из сборный железобетон элементы монолитный конкретный, или металл колода с конкретный заполнить и жесткие родственник к стены.

Сборный железобетон Конкретный Рамы

ПК2: Эти здания состоит из рамка сборка сборного железобетона конкретный фермы а также столбцы с присутствие сдвига стены.Этаж и крыша обрамление состоит сборного железобетона конкретный доски тройники или двойные тройники поддержанный на сборном железе конкретный фермы а также столбцы.Боковой силы сопротивлялся сборным железобетонным или же монолитный конкретный срезать стены. Диафрагмы состоит из сборный железобетон элементы взаимосвязанный с участием сваренный вставки, монолитный закрытие полоски, или усиленный конкретный топпинг плиты.

PC2A: Эти здания находятся похожий на ПК2 здания Кроме что конкретный срезать стены нет настоящее время.Боковой силы сопротивлялся сборным железобетонным конкретный момент кадры что развивать их жесткость через балка-колонна суставы жестко связанный сваренными вставки или монолитный конкретный закрытия.Диафрагмы состоит из сборный железобетон элементы взаимосвязанный с участием сваренный вставки, монолитный закрытие полоски, или усиленный конкретный топпинг плиты.

НАЗАД К НАЧАЛУ - Индекс чего-либо Строительство Типы


усиленный Каменная кладка Несущий стена Здания с участием Гибкий Диафрагмы

RM1: Эти здания имеют несущий стены, которые состоит из усиленный кирпич или конкретный блокировать каменная кладка.Деревянный пол и крыша обрамление состоит из стали балки или открытая сеть балки стали фермы и сталь столбцы. Боковой силы сопротивлялся посредством усиленный кирпич или конкретный блокировать каменная кладка срезать стены.Диафрагмы состоит из прямой или же диагональ древесина обшивка фанера, или же покрытый сверху металл колода, и находятся гибкий родственник к стены.Фонды состоит из кирпич или бетонная насыпь опоры.

усиленный Каменная кладка Несущий стена Здания с жестким Диафрагмы

RM2: Эти строительство находятся похожий на RM1 здания Кроме что диафрагмы состоит из металлическая палуба с участием конкретный наполнять, сборный железобетон конкретный доски тройники, или двойные тройники, с или без монолитный конкретный топпинг плита, и жесткие родственник к стены.В этаж и крыша обрамление поддержанный на интерьер сталь или конкретный кадры или интерьер усиленный каменная кладка стены.

Неармированный Каменная кладка Несущий стена Здания

УРМ: Эти здания имеют периметр несущий стены, которые состоит из неармированный глиняный кирпич каменная кладка.Интерьер несущий стены когда настоящее время, также состоит из неармированный глиняный кирпич каменная кладка. В старшем строительство, этаж и крыша обрамление состоит из прямой или же диагональ пиломатериалы обшивка поддержанный по дереву балки которые поддержанный на постах а также пиломатериалы.В большем недавний строительство, этажи состоит из структурный панель или фанера обшивка скорее чем пиломатериалы обшивка.В диафрагмы находятся гибкий родственник к стены. Когда они существовать, галстуки между стены а также диафрагмы состоит из гнутая сталь тарелки или правительство якоря встроенный в ступка суставы и прикрепил к обрамление.Фонды состоит из кирпич или бетонная насыпь опоры.

УРМА: Эти здания находятся похожий на URM здания Кроме что диафрагмы жесткие родственник к неармированный каменная кладка стены и интерьер обрамление.В старшем строительство или большой, многоэтажный здания диафрагмы состоит из монолитный конкретный. В регионах низкого сейсмичность, более недавний строительство состоит из металла колода и конкретный наполнять поддержанный на стали обрамление.

НАЗАД К НАЧАЛУ - Индекс чего-либо Строительство Типы

Многоэтажное здание каркасно-стеновой конструкционной системы из сборного и монолитного железобетона

ПОЛЕ: корп.

Изобретение относится к области строительства, а именно к многоэтажному строительству каркасно-стеновой конструкционной системы из сборного и монолитного железобетона.Здание состоит из сборных железобетонных колонн, выполненных в несколько этажей, и монолитных приводов железобетонных плит. Стыковку колонн производят по высоте здания по типу штекерного соединения в отверстиях колонн на клеевом растворе. Торцевые плоскости колонн в ядре секций выполнены в виде криволинейного многоугольника в виде чашки на верхней поверхности колонн и в виде усеченной пирамиды или сферы на нижней.В узлах сетки колонн в уровнях монолитных плит монтируются ортогонально расположенные линейные жесткие вставки. Вставки устанавливаются на горизонтальные секции колонн с анкеровкой пластин в выпусках вне поперечных колонн. В здании установлены диафрагмы жесткости из сборных стеновых панелей с высотой этажа с петлевыми выходами разной длины. Петлевые выходы предназначены для анкеровки панелей в уровнях этажей, фундаментов и с прилегающими панелями по высоте здания.

ЭФФЕКТ : снижение расхода материалов, труда монтажных работ, повышение грузоподъемности, надежности и долговечности.

ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении высотных зданий каркасно-стеновых конструктивных систем из сборно-монолитного железобетона.

Известная конструкция многоэтажных зданий каркасно-стеновой конструктивной системы, где все вертикальные и горизонтальные нагрузки воспринимают высоту сборных железобетонных колонн и стеновых панелей на перекрытии.Приводы промежуточных этажей изготавливаются из сборных железобетонных плит с опорой на несущие стены (железобетонные конструкции: Спец. Курс. Учебник. Пособие для школ / Венбиан, Пфронтен, Ястребино и др. В ряду Венбыла. - 3-е изд. Ред. - М .: Стройиздат, 1981, с-321).

Недостатком данной конструктивной схемы многоэтажного дома является высокая сложность монтажа каркасных конструкций и плит из сборного железобетона и низкая привлекательность помещения за счет сборных стен и перекрытий, ограниченная жесткость и этажность здания. здание за счет податливости узлов, соединяющих сборные железобетонные перекрытия со стенами через растворные швы и гибкие связи.

Известна конструкция многоэтажных каркасных деревянных домов из сборно-монолитного железобетона (патент RU №2107784 С1, кл. EV 1/35, 1996 г.), состоящая из сборно-монолитного ряда НН, балки и перекрытия. Конструкция здания включает составные железобетонные колонны с арматурными стержнями на одном конце и каналы под стержнями арматуры смежных секций на другом конце, участки, свободные от бетона, до отметок установленных сборных балок, плиты перекрытия, опирающиеся на перекладину и последующие бетонирование швов производилось на высоте не менее 15 см при кладке железобетонных сборно-монолитных плит.

Сборные железобетонные плиты-оболочки из предварительно напряженного бетона служат несъемной опалубкой для укладки железобетонной плиты с последующим включением ее в работу по восприятию нагрузок от плиты после выдержки и снятия временных складских стоек.

Данная конструкция здания имеет большую сложность из-за монтажа сборных частей балок и плит перекрытия. Сборно-монолитные колонны не исключают образования воздушных подушек на нижних торцевых плоскостях при монолитном стыке.Конструктивное решение предполагает применение ортогональной сетки колонн, что ограничивает планировку помещений, особенно в жилых домах.

Наиболее близким к целям настоящего изобретения и достигаемому результату является строительство многоэтажных сборно-каркасных домов (патент RU №2281362 С1, г. CL EV 1/20, 2004), в том числе сборные железобетонные колонны на высоте 3 этажа с отверстиями в перекрытии для монолитного узла и пропускания воздуха из пустот, образовавшихся под нижней плоскостью перекрытий секций колонн в монолитном стыке, и сборно-монолитные балочные перекрытия, состоящие из сборных железобетонных плит, жестко соединенных в узлах опоры на сборно-монолитную перекладину.

К недостаткам данной конструкции многоэтажных домов следует отнести сложность создания единого узла пары колонн с перекрытием из-за усадки бетонной площадки бетонирования, что требует дополнительных затрат на закачку швов высокопрочного вяжущего раствора под давление, трудоемкость строительства сборно-монолитных плит, недостаточная жесткость.

Технический результат изобретения направлен на создание конструктивного каркаса системы повышенной жесткости, использование сборного железобетона для балок, колонн, стен и диафрагм жесткости для снижения трудоемкости конструкции здания.

В результате достигается то, что в многоэтажных зданиях каркасно-стеновая конструктивная система из сборно-монолитного железобетона, включающая железобетонные колонны, проходящая по нескольким этажам и соединяемая по высоте здания, размещается в отверстиях соединительной арматуры пробкового типа. в колоннах на клеевом растворе и бетонных перекрытиях, согласно изобретению торцевые плоскости колонн внутри сечения сердцевины выполнены криволинейным многоугольником в виде чаши поверх краев колонн и в виде усеченной пирамиды или сферы на нижней плоскости краев. из колонн и дисков в межэтажных перекрытиях, выполненных в виде монолитных железобетонных плит, в узлах решетки колонн, в уровнях массивных плит перекрытия установлены ортогональные разнесенные линейные жесткие вставки типа скрытых капителей, опирающиеся на горизонтальные секции колонн анкерных редакций в плитах вне поперечного сечения колонн здание оснащено диафрагмой из сборных стеновых панелей высотой до пола с петлевыми выпусками различной длины для крепления панелей уровней монолитных железобетонных перекрытий, фундаментов и прилегающих к ним стеновые панели на высоте здания.

Результат достигается также тем, что стыки колонн с фундаментом здания производятся разъемным способом соединения стержней арматуры колонн в теле фундамента.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен фрагмент плана несущей системы здания, на котором показаны сборные железобетонные колонны 1, выполненные на нескольких этажах, сборные железобетонные стеновые панели 2, выполненные по высоте на перекрытии, плотно интегрированные с монолитными перекрытиями. перекрытие ITA 3.Стыковые колонны 1 и плиты 3 снабжены жесткими вставками 4, которые представляют собой капители, закрепленные в пролете плит. На рис. 2 и 3 представлена ​​конструкция колонны 1 с расцепителями якоря 5 для разъемов с железобетонными фундаментами 6 и соответствующие секции колонн 1. Торцевые плоскости колонн 1 на участках полостей 7 выполнены внутри сечения активной зоны. криволинейного многоугольника в виде чаши 8 и верхней поверхности кромки колонны 1 и в виде усеченной пирамиды или шара 9 на нижней плоскости кромки колонны 1.На фиг.4, 5, 6 показана конструкция пересечения колонн 1 с монолитной железобетонной плитой перекрытия 3, которая включает ортогонально разнесенные линейные жесткие вставки 10 типа капителей, опирающиеся на горизонтальные участки 11 колонн 1. Арматурная плита 3 условно не является показано. 7 и 8 показана конструкция стеновой панели 12, роль жесткости диафрагмы, а соединение панели 12 с монолитной плитой 3 с помощью петли освобождает меньшую длину 13 и соседние стеновые панели 12 верхнего этажа путем соединения петлевые выпуски большей длины 14 с петлевыми выпусками 15, расположенные в полостях 16 на нижней грани панели, за которыми следуют монолитные узлы из высокопрочного бетона.В узле несущей стеновой панели 12 в виде монолитной плиты 3 предусмотрен монтажный слой 17 из высокопрочного мелкозернистого бетона.

Строительство предлагаемой каркасно-стеновой конструкционной системы многоэтажного здания включает установку сборных железобетонных колонн 1, выполненных на нескольких этажах и стыкованных по высоте здания на соединительной арматуре 5 пробкового типа через отверстия в колоннах 1 и фундаменты 6 на клеевой раствор, монтаж сборных стеновых панелей-диафрагм 12 из бисопрололбетона класса не ниже V с петлевыми выпусками разной длины, которые устанавливаются последовательно с торцевых плоскостей.Петлевые выпуски большой длины 14 используются для соединения смежных по высоте стеновых панелей здания 12. Петлевые расцепители меньшей длины 13 предназначены для жесткого соединения стеновых панелей 12 с монолитной плитой 3 перекрытия. На нижнем крае стеновых панелей 12 полостей 16 расположены петлевые выпуски 15 для соединения петлевых выпусков большей длины 14 стеновых панелей нижнего этажа или подвала 6. Монтаж стеновых панелей 12 на диафрагму производят по Фундамент 6 и монолитная плита 3 перекрытия через монтажный слой 17 выполнены из высокопрочного мелкозернистого бетона.После унификации сваркой верхнего 14 и нижнего 15 выпусков клапана прилегающие по высоте стеновые панели 12 полостей 16 обрабатывают вазопрессиновым тиксотропным бетоном. После установки колонны 1 и стеновых панелей 12, вставки диафрагмы, установить монолитную опалубку столовой 3 этажа, укладывая на горизонтальные секции 11 колонны 1 в пределах защитного слоя продольного армирования из жестких вставок 10 типа скрытых заглушек, верхнюю и нижнюю арматурную сетку армировать монолитную плиту 3 и произвести кладку железобетонной плиты 3 плиты.После отверждения плиты 3 в форме для набора прочности на отрыв производится монтаж стеновых панелей 12 верхнего этажа, и процесс повторяется.

За счет перечисленных выше наборов характеристик для решения поставленной задачи достигается технический эффект, заключающийся в наиболее полном и рациональном использовании прочностных свойств материалов и несущей способности сборных и монолитных конструкций из сборно-монолитных зданий, Конструктивная система каркас-стена с одновременным улучшением взаимодействия, что, в свою очередь, приводит к сокращению материальных, трудовых и монтажных работ при более высокой несущей способности, надежности и долговечности колонн с крупной сеткой.

1. Конструктивная система каркасно-стеновая многоэтажного дома из сборно-монолитного железобетона, включающая железобетонные колонны, простирающаяся на несколько этажей и объединяющая высоту зданий по типу ступеней, высокие соединительные элементы в отверстиях в колоннах клеевой раствор, и диски бетонных перекрытий, отличающиеся тем, что торцевая плоскость колонн внутри сечения активной зоны выполнена криволинейным многоугольником в виде чаши поверх краев колонн и в виде усеченной пирамиды или сферы внизу. плоскость кромки колонны и дисков межэтажных перекрытий выполнены в виде монолитных бетонных плит; в сетке колонн в уровнях массивных плит перекрытия установлены ортогональные разнесенные линейные жесткие вставки типа скрытых капителей, опирающиеся на горизонтальные секции колонн, закрепленные выпусками в плитах вне поперечного сечения колонн, здание оборудовано диафрагмой из сборных стеновых панелей высотой по полу с петлевыми выпусками различной длины для крепления панелей в уровнях монолитных железобетонных перекрытий, фундаментов и с прилегающими стеновыми панелями по высоте здания.

2. Здание по п.1, отличающееся тем, что стыки колонн с фундаментом здания выполнены разъемным способом соединения стержней арматуры колонн в теле фундамента.

.