Предварительно напряженный железобетонный каркас здания

 

Изобретение относится к строительству и предназначено для возведения монолитных и сборно-монолитных каркасных зданий и сооружений с предварительным напряжением конструкций в построечных условиях. Технический результат изобретения заключается в снижении материалоемкости конструкции и трудоемкости возведения за счет упрощения опалубочных, арматурных и монтажных работ и ускорении процесса возведения здания. Предварительно напряженный железобетонный каркас здания включает колонны, перекрытие с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн во взаимно перпендикулярных направлениях, предварительно напряженную арматуру, расположенную в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в каналах перекрытия и зафиксированную на торцах перекрытия по периметру каркаса здания, и бетон омоноличивания. Перекрытие выполнено монолитным по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета, с образованием монолитных участков над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия. 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к монолитным и сборно-монолитным каркасным зданиям и сооружениям с предварительным напряжением конструкций в построечных условиях.

Известен предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны, перекрытия, предварительно напряженную арматуру, расположенную в открытых каналах перекрытия во взаимно перпендикулярных направлениях, и бетон омоноличивания. В колоннах в уровне перекрытия выполнены сквозные отверстия для пропуска арматуры, которая размещена в швах между плитами перекрытия. Отверстия в колоннах и швы между плитами омоноличены бетоном (1).

Недостатками известной конструкции являются сложность и трудоемкость их возведения, связанная с пропуском арматуры в отверстия колонн и инъецированием раствором после натяжения арматуры особенно в зимних условиях, замоноличиванием швов между плитами перекрытия и колоннами, корректировкой вертикальности колонн после натяжения арматуры на каждом этаже. Замоноличивание швов между плитами перекрытия и колоннами в зимнее время затруднительно, качество которого влияет на величину линейных деформаций перекрытия и смещения колонн при натяжении арматуры. Каждый последующий этаж может монтироваться только после завершения полностью строительно-монтажных работ нижнего этажа с корректировкой вертикальности колонн.

Наиболее близкой конструкцией является предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны, перекрытие с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн во взаимно перпендикулярных направлениях, предварительно напряженную арматуру, расположенную в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в каналах перекрытия и зафиксированную на торцах перекрытия по периметру каркаса здания, и бетон омоноличивания (2).

Недостатками этой конструкции являются длительность процесса возведения перекрытия и трудоемкость опалубочных, арматурных и бетонных работ, поскольку монтаж перекрытия ведется в каждой отдельной ячейке.

Техническая задача заключается в снижении материалоемкости конструкции и трудоемкости возведения за счет упрощения опалубочных, арматурных и монтажных работ и ускорение процесса возведения здания.

Поставленная задача решается таким образом, что в предварительно напряженном железобетонном каркасе здания, включающем колонны, перекрытие с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн во взаимно перпендикулярных направлениях, предварительно напряженную арматуру, расположенную в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в каналах перекрытия и зафиксированную на торцах перекрытия по периметру каркаса здания, и бетон омоноличивания, согласно изобретению, перекрытие выполнено монолитным по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета, с образованием монолитных участков над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия. Причем перекрытие в пролете выполнено из многопустотных панелей, соединенных между собой и с монолитным участком перекрытия монолитным бетоном. Или перекрытие в пролете выполнено из ребристых плит, соединенных между собой и с монолитным участком перекрытия монолитным бетоном. Или перекрытие в пролете выполнено монолитным.

Предлагаемый каркас здания отличается от известного тем, что перекрытие выполнено монолитным по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета, с образованием монолитных участков над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия. Причем перекрытие в пролете может быть выполнено из многопустотных панелей или ребристых плит, соединенных между собой и с монолитным участком перекрытия монолитным бетоном. Или перекрытие в пролете может быть выполнено монолитным.

Наличие в середине пролета монолитных участков в перекрытии в зоне образования каналов для предварительно напряженной арматуры дает возможность производить армирование перекрытия как многопролетной балочной плиты, и в соответствии с характером эпюры изгибающих моментов рабочую арматуру располагать как в верхней, так и в нижней зоне растягивающих напряжений плиты. При этом монолитный участок перекрытия расположен над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия между каналами, выполненными во взаимно перпендикулярном направлении. В результате уменьшается прогиб плиты в пролетах и появляется возможность увеличения пролетов каркаса. Причем при выполнении перекрытия в пролете из многопустотных или ребристых плит рабочую арматуру располагают в зазорах между плитами. Кроме того, монтаж перекрытия этажа ведется автономно, ускоряется процесс возведения здания.

На фиг. 1 представлен предварительно напряженный железобетонный каркас здания (вариант 1 с каналом, выполненным по ширине сечения колонны); фиг.2 - предварительно напряженный железобетонный каркас здания (вариант 2 с каналами, выполненными вдоль граней колонн); фиг.3 - то же, что и на фиг.1, с многопустотными плитами; фиг.4 - то же, что и на фиг. 1, с ребристыми плитами; фиг. 3 - А-А фиг.1; фиг.6 - Б-Б фиг. 1; фиг.7 - В-В фиг.2; фиг.8 -Г-Г фиг.2; фиг.9 - Д-Д фиг. 3; фиг.10 - Е-Е фиг.3; фиг. 11 - Ж-Ж фиг. 4; фиг. 12 - И-И фиг.4.

Предварительно напряженный железобетонный каркас здания включает колонны 1, перекрытие 2 с каналами 3 и предварительно напряженную арматуру 4. Перекрытие может быть выполнено сборно-монолитным, состоящим из сборных плит 5 многопустотных или ребристых и монолитных участков 6 по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета. Каналы перекрытия выполнены шириной, превышающей ширину сечения колонны на 2(nd+k(n+1), где k -толщина защитного слоя бетона, n - количество укладываемых арматурных элементов, d - диаметр арматурных элементов (см. фиг.1). Или каналы выполнены вдоль граней колонн (см. фиг. 2) шириной равной nd+k(n+1). Каналы 3 имеют переменную глубину с увеличением к середине пролета до величины. равной толщине перекрытия, с образованием сквозного проема в перекрытии 2, омоноличенный в середине пролета каркаса на высоту, равную толщине перекрытия минус 2k+d, что позволяет расположить напряженную арматуру в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Каналы 3 и зазоры между плитами (сборно-монолитный вариант) омоноличены бетоном.

Каркас здания возводят следующим образом.

Устанавливают арматурный каркас и вертикальную опалубку для колонны, горизонтальную опалубку перекрытия этажа, в которой располагают каналообразователи и рабочую арматуру. После чего производят бетонирование этажа каркаса колонн 1 и перекрытия 2. После твердения бетона производят распалубку и удаляют каналообразователи. В образованные в перекрытии каналы 3 укладывают напрягаемую арматуру 4, размещая вдоль граней колонн 1, располагая в зоне максимальных изгибающих моментов перекрытия, после чего арматуру натягивают и фиксируют на торцах перекрытия по периметру каркаса здания (на чертеже не показано). Затем производят омоноличивание каналов бетоном.

При сборно-монолитном варианте каркаса после установки арматурного каркаса и опалубки колонны 1 на уровне перекрытия 2 на временных опорах монтируют плиты перекрытия 5, которые располагают с зазором. Затем устанавливают горизонтальную опалубку перекрытия, укладывают каналообразователи и рабочую арматуру, располагая ее в зазорах между плитами, и бетонируют монолитную часть по периметру ячеек каркаса с образованием каналов 3. После твердения бетона производят распалубку, арматуру 4 укладывают в каналы 3 и осуществляют ее натяжение, фиксируя на торцах перекрытия по периметру каркаса. Каналы и зазоры между плитами замоноличивают бетоном.

При этом монтаж перекрытия этажа не мешает производству работ по монтажу колонн и перекрытий других этажей, который может производиться одновременно.

Источники информации: 1. SU Авторское свидетельство N 1470884, кл.E 04 В 1/18, БИ N 13, 1989 г.

2. Патент РФ N 2133802, кл. Е 04 В 1/18, БИ N 21, 27.07.1999 г. (прототип)о

Формула изобретения

1. Предварительно напряженный железобетонный каркас здания, включающий колонны, перекрытие с каналами переменной глубины, выполненными вдоль граней колонн во взаимно перпендикулярных направлениях, предварительно напряженную арматуру, расположенную в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в каналах перекрытия и зафиксированную на торцах перекрытия по периметру каркаса здания, и бетон омоноличивания, отличающийся тем, что перекрытие выполнено монолитным по периметру ячеек каркаса с каналами переменной глубины, открытых сверху у граней колонн и открытых снизу в середине пролета, с образованием монолитных участков над предварительно напряженной арматурой в верхней зоне перекрытия.

2. Предварительно напряженный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что перекрытие в пролете выполнено из многопустотных панелей, соединенных между собой и с монолитным участком перекрытия монолитным бетоном.

3. Предварительно напряженный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что перекрытие в пролете выполнено из ребристых плит, соединенных между собой и с монолитным участком перекрытия монолитным бетоном.

4. Предварительно напряженный каркас здания по п.1, отличающийся тем, что перекрытие в пролете выполнено монолитным.

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