Многопустотная облегченная панель сборно-монолитного перекрытия

 

Изобретение относится к области строительства промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Технический результат изобретения заключается в обеспечении совместного деформирования панелей и несущих ригелей сборно-монолитных дисков перекрытий при различных видах эксплуатационных воздействий на перекрытие, деформируемое в составе каркаса здания. В многопустотной панели, включающей верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки, промежуточные ребра с образованием продольных сквозных полостей с переменными по длине панели конфигурацией и размерами сечений этих полостей, торцы панели выполнены в виде непрерывной фигурной шпонки, образуемой за счет полигональной подрезки нижней полки панели на высоту этой полки и на длину, равную 1/3-1/2 толщины панели. В полостях установлены ограничители размеров шпонок на глубину, не превышающую высоты большей из полостей. При этом панель имеет выпуски нижней рабочей арматуры, арматуры каркаса ребер и сетки верхней полки со стороны торцов панели на длины, равные не менее трех длин подрезки нижней полки панели, а панель имеет строительный подъем с максимальной стрелой f в середине пролета, принимаемой не менее 1/300 пролета панели. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области строительства промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий и сооружений.

Известна типовая многопустотная панель (Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1991), включающая армированные верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки, промежуточные ребра с образованием продольных полостей круглой, овальной, прямоугольной и др. формы.

Недостатком данного решения является то, что постоянный профиль поперечного сечения по длине конструкции приводит к перерасходу материалов из-за его нерационального распределения по длине и ширине конструкции. Как известно, в такой конструкции распределение продольного и поперечного усилий неравномерно и сохранять постоянно толщину панели и постоянный размер полости по всей ширине панели нецелесообразно, к тому же наличие постоянной по длине сечения полости для всей панели при ее значительных размерах по длине существенно усложняет распалубку изделия. Применение таких панелей в составе сборно-монолитных дисков перекрытий (Патент РФ 1776734 кл. Е 04 В 5/00 с приоритетом от 26.05.91) не обеспечивает надежную совместную работу всех элементов (панелей и ригелей) в составе диска перекрытия. Примыкание торца такой сборной плиты к монолитному ригелю по вертикальной поверхности торца плиты ведет к образованию усадочных трещин между сборным и монолитным элементами, а прерывистая шпонка, образуемая при бетонировании перекрытия за счет использования полостей панели на заданную глубину и выпусков арматуры из нижней полки, не позволяет обеспечить трещиностойкость и прочность такого шпоночного контакта без повышенного расхода материалов.

Наиболее близкой по технической сущности и количеству сходных признаков к заявленному решению является многопустотная облегченная армированная панель сборно-монолитного перекрытия (патент РФ 2072411 кл. Е 04 В 5/00, с приоритетом от 01.03.94), включающая верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки и промежуточные ребра с образованием продольных сквозных полостей между ними, верхняя и нижняя полки и промежуточные ребра выполнены с увеличением толщины, линейно изменяющейся от торцов панели к середине панели, а промежуточные ребра, кроме того, выполнены с увеличением толщины и высоты от середины панели к боковым стенкам друг относительно другая, а панель снабжена нижней рабочей арматурой, арматурой каркаса ребер и сеткой верхней полки. Недостатком данного решения является то, что при объединении таких панелей в сборно-монолитный диск перекрытия каркаса здания не обеспечивается трещиностойкость и прочность узла сопряжения панели с ригелем от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок на каркас здания. Связано это с тем, что при сопряжении торца панели встык с монолитным ригелем из-за различной деформативности старого и нового бетонов неизбежно образование усадочных трещин. Ширина их раскрытия в верхней зоне увеличивается при действии эксплуатационных нагрузок, превышая, как правило, предельно допустимые значения. Для погашения интенсивности их раскрытия необходимо дополнительное рабочее армирование значительной интенсивности, особенно верхней зоны плит. Кроме того, для обеспечения требуемой анкеровки выпусков нижней рабочей арматуры панели по ее торцам необходимо увеличение размеров монолитного ригеля и соответственно расхода материалов на ригель. Наконец, образуемое между ригелем и торцами панелей прерывистое шпоночное соединение в пустотах панели бетонными пробками на фиксированную глубину при бетонировании монолитного ригеля не обладает необходимой прочностью при сложном растяжении со сдвигом.

Описанные недостатки в совокупности не обеспечивают требования предельных состояний для панелей и их сопряжении с ригелем в системе диска перекрытия каркасного здания.

Задачей изобретения является обеспечение совместного деформирования панелей и несущих ригелей сборно-монолитных дисков перекрытий при различных видах эксплуатационных воздействий на перекрытие, деформируемое в составе каркаса здания.

Поставленная задача достигается тем, что в многопустотной облегченной панели сборно-монолитного перекрытия, включающей верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки, промежуточные ребра с образованием продольных сквозных полостей между ними, верхняя и нижняя полки и промежуточные ребра которой выполнены с увеличением толщины, линейно изменяющейся от торцов панели к середине панели, а промежуточные ребра, кроме того, выполнены с увеличением толщины и высоты от середины панели к боковым стенкам друг относительно друга, а панель снабжена нижней рабочей арматурой, арматурой каркаса ребер и сеткой верхней полки, согласно предлагаемому решению торцы панели выполнены в виде непрерывной фигурной шпонки, образуемой за счет полигональной подрезки нижней полки панели на высоту этой полки и на длину, равную 1/3÷1/2 толщины панели, а в полостях параллельно торцам панели установлены ограничители размеров шпонок на глубину, не превышающую высоты большей из полостей. Кроме того, панель имеет выпуски нижней рабочей арматуры, арматуры каркасов ребер и сетки верхней полки со стороны торцов панели на длины равные не менее трех длин подрезки нижней полки панели. Кроме того, панель имеет строительный подъем с максимальной стрелой f в середине пролета, принимаемой не менее 1/300 пролета панели.

Наличие указанных новых признаков в едином сочетании обеспечивает решение поставленной задачи и получение технического результата, а именно: совместное деформирование панели сборно-монолитного перекрытия и несущих ригелей при вертикальной и горизонтальной нагрузках на сборно-монолитный каркас здания. В результате проведенного патентного поиска технического решения панели с изменяемой геометрией элементов конструкции, работающих в двух направлениях в составе сборно-монолитного перекрытия, аналогично предлагаемому не выявлено.

На фиг.1 изображен общий вид заявляемой многопустотной облегченной панели сборно-монолитного перекрытия.

На фиг. 2 разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез по Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 разрез по В-В на фиг.1; на фиг.5 схема сопряжения панелей с монолитными несущими и связевыми ригелями; на фиг.6 разрез по Г-Г на фиг.5; на фиг. 7 разрез по Д-Д на фиг.5.

Элементы конструкции панели обозначены следующими позициями: 1 - верхняя полка; 2 - нижняя полка; 3 - боковые стенки; 4 - промежуточные ребра; 5 - пазы подрезки фигурной шпонки; 6 - выпуски нижней рабочей арматуры; 7 - выпуски арматуры каркаса ребер; 8 - выпуски сетки верхней полки; 9 - ограничители размера шпонки; 10 - торцы панели.

Сборка панели в состав диска сборно-монолитного перекрытия осуществляется следующим образом.

Устанавливаются временные монтажные опоры 11 (фиг.6 и 7), на которых монтируются панели. Устанавливаются арматурные каркасы 12 несущего ригеля 13, которые объединяются с выпусками арматурных элементов панели в единый пространственный арматурный каркас несущего ригеля. Производится бетонирование тела несущего ригеля. При этом вследствие принятой геометрии торцов панелей в виде пазов подрезки их на заданные глубину и высоту и установленных ограничителей размеров шпонок в полостях панели и соединения выпусков арматурных элементов панели и каркасов ригеля образуется непрерывное армированное шпоночное соединение сборной панели и монолитного ригеля. Продольные межпанельные швы, а также швы между панелями и связевыми ригелями заделываются мелкозернистым бетоном. В этих швах могут быть устроены открытые или закрытые бетонные шпонки.

Особенности работы предлагаемой конструкции в составе диска перекрытия состоят в следующем. Выполнение панели с устройством выпусков нижней рабочей арматуры панели, арматуры каркасов ребер и сетки верхней полки на заданную длину и устройство непрерывного открытого шпоночного соединения, образуемого жесткими ограничителями размера шпонок, устанавливаемых в полостях панели, и пространством, оборудованном подрезкой с заданными размерами нижней полки и ребер панели позволяет обеспечить надежную совместную работу сборных панелей и монолитных несущих ригелей диска перекрытия. Принятая топология, форма и размеры открытого шпоночного контакта нейтрализуют негативное влияние усадочных деформаций монолитного бетона ригеля. Даже при образовании усадочных трещин между старым бетоном панели и новым бетоном ригеля, увеличиваемых действием верхних опорных моментов в стыке панелей и ригеля, исключается срез бетона по шпоночному контакту, т.к. даже при повороте опорного сечения панели на опоре сохраняется опирание панели на монолитную полку ригеля, чего не происходит в известных шпоночных контактах. Кроме того, наличие выпусков арматурных сеток из верхней полки и ребер, во-первых, делает армируемой растянутую зону шпоночного контакта, уменьшает раскрытие силовых трещин при действии указанных моментов, во-вторых, создает армированный шпоночный контакт, обеспечивающий его работу при сложном напряженном состоянии, вызванном действием изгибающих моментов, перерезывающих и сдвигающих сил в зоне контакта.

Наличие подрезки в плите заданных размеров вместе с выпуском нижней рабочей арматуры и арматурных каркасов ребер на длину не менее 3 длин подрезки не только обеспечивает надежную анкеровку в монолитном бетоне ригеля, но и одновременно является армирующими элементами полки монолитного ригеля.

При наличии переменных по толщине верхней, нижней полок, боковых стенок и промежуточных ребер на опоре получается максимальное сечение полостей панели. Это позволяет максимально увеличить размер сечения шпонок, не изменяя общей толщины панели, и, следовательно, повысить прочность шпоночного контакта на срез.

При работе панелей в составе замкнутой ячейки диска перекрытия между несущими и связевыми ригелями (фиг.5) и действии на каркас здания горизонтальных и вертикальных нагрузок конструкции панель деформируется в двух направлениях. В этом случае предложенные новые конструктивные признаки панели в сочетании с переменными размерами ее основных несущих элементов: полок, боковых стенок и промежуточных ребер, обеспечивают концентрацию жесткостных элементов и материала от центра панели к краям в обоих направлениях и соответственно концентрацию материала шпонок за счет увеличивающихся к опорам размеров полостей панели, что более адекватно характеру напряженно-деформированного состояния конструкции в составе сборно-монолитного перекрытия.

Так, увеличивающаяся к опорам панели поперечная сила компенсируется увеличенными размерами полостей и соответственно выступающих до жестких ограничителей шпонками. Наличие подрезки на опоре обеспечивает образование непрерывного открытого шпоночного контакта торцов панели и монолитного ригеля, что вместе с выпусками рабочей арматуры панели, верхней полки и ребер обеспечивает непрерывное армирование шпоночного контакта и соответственно увеличение его прочности и трещиностойкости без дополнительного расхода арматуры. Кроме того, наличие подрезки на опоре образует полки в монолитном ригеле и принципиально изменяет граничные условия сопряжения сборной панели с монолитным ригелем: панель становится опертой на полку монолитного ригеля. Далее при наличии усадочных трещин между границей монолитного ригеля и торцом сборной панели работа сборно-монолитного перекрытия не ухудшится.

Наконец, предлагаемое устройство подрезки приопорной части панели с выпусками рабочей арматуры панели, каркасов ребер и сетки верхней полки обеспечивают более адекватное восприятие всех видов усилий, возникающих в зоне контакта: опорного изгибающего момента в продольном направлении панели и соответствующих поперечных сил, неравномерных сдвигающих усилий, действующих вдоль шва контакта торцов панелей и боковой поверхности ригеля, увеличивающихся от середины ригеля к его опорам.

Предлагаемые в формуле изобретения размеры подрезки нижней полки панели у торца по высоте не более 1/3÷1/2 толщины панели приняты из условия минимальных размеров полки монолитного ригеля, а также обеспечения прочности панели по наклонному сечению при монтажных нагрузках, а длина подрезки принята из условия минимального опирания панели на полку монолитного ригеля, а также условия минимальной анкеровки выпусков рабочей арматуры панели в монолитном ригеле.

Минимальная глубина шпонок в полостях панели, ограничиваемая жесткими ограничителями размера шпонок в эти полости, принята из условия обеспечения работоспособности шпонки при ее работе на растяжение со срезом. Увеличение этих размеров ведет к существенному повышению расхода материалов. Кроме того, панель имеет строительный подъем с максимальной стрелой f в середине пролета, принимаемой не менее 1/300 пролета панели.

Наличие описанных новых признаков конструкции в совокупности с другими имеющимися в предлагаемой конструкции признаками обеспечивает еще одно важное положительное качество. Благодаря изменяемой геометрии торцов панели и соответственно размеров выпускаемых арматурных элементов и параметров шпоночного контакта имеется возможность их варьирования при назначении соотношения этих параметров исходя из соотношения размеров пролетов сборно-монолитного перекрытия, размеров панели и нагрузок, действующих на панель и каркас здания в целом. Тем самым можно дополнительно управлять прочностными и жесткостными характеристиками элементов сборно-монолитного перекрытия. Например, при ширине панели 3 м и шаге связевых ригелей 6 м, сопряженных с панелью по длинным ее сторонам (фиг.5), работа панели приближается к работе конструкции, опертой по трем сторонам. Соответственно для более адекватного соответствия пространственному характеру работы панелей интенсивность армирования выпусками арматурных изделий, равно как и размеры шпонок, устраиваются переменными по длине сопряжения торцов панели с монолитными несущими ригелями.

Данное изобретение позволяет обеспечить более адекватное восприятие всех видов усилий, возникающих в зоне контакта: опорного изгибающего момента в продольном направлении панели и соответствующих поперечных сил; неравномерных сдвигающих усилий, действующих вдоль шва контакта торцов панелей и боковой поверхности ригеля, увеличивающихся от середины ригеля к его опорам и, как следствие, обеспечить надежность конструкции перекрытия.

Формула изобретения

1. Многопустотная облегченная панель сборно-монолитного перекрытия, включающая верхнюю и нижнюю полки, боковые стенки, промежуточные ребра с образованием продольных сквозных полостей между ними, верхняя и нижняя полки и промежуточные ребра выполнены с увеличением толщины, линейно-изменяющейся от торцов панели к середине панели, а промежуточные ребра, кроме того, выполнены с увеличением толщины и высоты от середины панели к боковым стенкам друг относительно друга, а панель снабжена нижней рабочей арматурой, арматурой каркаса ребер и сеткой верхней полки, отличающаяся тем, что торцы панели выполнены в виде непрерывной фигурной шпонки, образуемой за счет полигональной подрезки нижней полки панели на высоту этой полки и на длину, равную 1/3-1/2 толщины панели, а в полостях параллельно торцам панели установлены ограничители размеров шпонок на глубину, не превышающую высоты большей из полостей.

2. Многопустотная облегченная панель по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет выпуски нижней рабочей арматуры, арматуры каркаса ребер и сетки верхней полки со стороны торцов панели на длины, равные не менее трех длин подрезки нижней полки панели.

3. Многопустотная облегченная панель по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что имеет строительный подъем с максимальной стрелой f в середине пролета, принимаемой не менее 1/300 пролета панели.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7