Стыковое соединение безбалочного монолитного железобетонного перекрытия с колонной

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в устройстве стыка “колонна - плита перекрытия” многоэтажных гражданских зданий с монолитным безбалочным каркасом. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности узла соединения плиты перекрытия с колонной, не требующего больших затрат при производстве работ. Технический результат достигается тем, что горизонтальная металлическая пластина-воротник с центральным отверстием, равным наружному периметру рабочих угловых арматурных стержней колонны, и рядом прямоугольных отверстий по периметру пластины укладывается на колонну. Пластина выступает за периметр колонны с каждой стороны на величину h, где h - толщина плиты перекрытия. Перпендикулярно периметру колонны на выступах горизонтальной пластины имеются вертикальные планки-подвески, приваренные к ней под углом 60° внутрь стыка. Вертикальные планки-подвески жестко соединяются к верхним и нижним взаимно перпендикулярным надколонным стержням рабочей арматуры перекрытия, образуя пространственный каркас стыка. 4 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству стыка “колонна - плита перекрытия” многоэтажных зданий с монолитным безбалочным каркасом.

Известно стыковое соединение безбалочного железобетонного перекрытия с колонной. Оно содержит восемь или четыре вертикальные металлические пластины, установленные на ребро в направлении от колонны к плите, с выносом их за плиту на длину, равную толщине плиты, жестко закрепленные между верхней и нижней арматурой плиты (Патент RU №2194825 С2, кл. Е 04 В 5/43, 2002 г.) [1].

Недостатком этого стыкового соединения является трудоемкое сварное соединение указанных выше минимум четырех вертикальных пластин с верхней и нижней продольной рабочей арматурой плиты, осуществляемое непосредственно в опалубке.

Известно также безбалочное перекрытие, содержащее стык колонны цилиндрического сечения и перекрытие, состоящее из цилиндрической обечайки на колонне, вертикальных ребер жесткости внутри колонны и соединяющих их пластин-связей, и надколонной металлической круглой плиты (Патент RU №2179612, кл. Е 04 В 5/43, 2000 г.) [2].

Недостатком этого соединения является большая насыщенность металлом зоны стыка.

Известно стыковое соединение безбалочного перекрытия, принятое заявителем за прототип. Оно содержит металлическую цилиндрическую обечайку, закрепленную на верху колонны цилиндрического поперечного сечения в зоне стыка колонны с перекрытием, с приваренной к ней металлической горизонтальной пластиной, которая дополнительно соединена с обечайкой посредством косынок, и наклонные приопорные хомуты плиты (Патент RU №2187607, кл. Е 04 В 5/43, 2000 г.) [3].

Основными недостатками этого стыкового устройства для многоэтажных зданий с монолитным безбалочным каркасом являются сложность соединения колонны с надколонной взаимно перпендикулярной арматурой монолитной плиты перекрытия и отсутствие защитного слоя бетона для приопорной пластины, что может привести к ее коррозии и, следовательно, к неудобствам при эксплутации помещения.

Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности узла соединения плиты перекрытия с колонной без больших затрат при производстве работ.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном стыковом соединении безбалочного монолитного железобетонного перекрытия с колонной, содержащем колонну, плиту перекрытия, арматурные каркасы колонны и плиты перекрытия, согласно изобретению на колонну горизонтально уложена выступающая за ее периметр на величину толщины плиты h в каждую сторону прямоугольная металлическая пластина с центральным отверстием для пропуска арматурного каркаса колонны и периферийными отверстиями для бетонирования, имеющая по краям соединенные с ней жестко под углом 60° к плоскости пластины вертикальные планки, приваренные к нижним и верхним арматурным сеткам каркаса плиты перекрытия, причем центральное отверстие в пластине равно (В-2а)×(С-2а), где В и С - длины сторон колонны, а - защитный слой арматуры колонны, периферийные отверстия пластины равны не менее 2δ, где δ - наибольший размер гранулы крупного заполнителя бетонной смеси, ширина планок равна двум диаметрам продольной арматуры и не менее 50 мм.

На фиг.1 показано соединение колонны с плитой перекрытия с изображением горизонтальной четырехугольной пластины, вид в плане (плита показана условно).

На фиг.2 - то же для восьмиугольной пластины.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.1.

На фиг.4 - пластина с планками, уложенная наверх колонны, вид в аксонометрии.

Стыковое соединение монолитного безбалочного железобетонного перекрытия с монолитной колонной включает в себя колонну 1 и плиту перекрытия 2, внутри которых размещены арматурные каркасы, соответственно 3 - арматурный каркас колонны и 4 - арматурный каркас плиты перекрытия. Арматурный каркас плиты перекрытия 4 состоит из верхней арматурной сетки 5 и нижней арматурной сетки 6. Стержни каждого направления верхней и нижней арматурных сеток жестко прикреплены к вертикальным планкам 7, расположенным перпендикулярно к периметру колонны и прикрепленным жестко к горизонтальной пластине 8 под углом 60° к плоскости пластины по направлению к колонне. Длина планок S=Z/Cos60°+ 20 мм, где Z - расстояние между крайними стержнями перпендикулярного направления верхней и нижней арматурной сетки каркаса плиты перекрытия. Ширина планок равна 2d, где d - наибольший диаметр продольной надколонной арматуры плиты и не менее 50 мм. Количество планок одной стороны равно количеству продольных стержней верхней и нижней арматурной сетки каркаса плиты перекрытия в пределах длин сторон колонны. Пластина 8 имеет центральное отверстие 9 для пропуска арматуры колонны и прямоугольные отверстия 10 по ее периметру, предназначенные для надежного бетонирования защитного слоя бетона под пластиной. Причем размеры этих отверстий в обе стороны равны d + 20 мм, где d - максимальный размер диаметра головки ручного вибратора для уплотнения свежеуложенного бетона, и не менее 2δ, где δ - наибольший размер гранулы крупного заполнителя бетонной смеси.

При этом площадь сечения планок 7 определяется по формуле

F≤F_sw=R_sw*ΣА_sw,

где: F - продавливающая сила;

R_sw - расчетное сопротивление планок;

ΣA_sw - площадь сечения планок;

F_sw - несущая способность планок.

Здесь К - поправочный коэффициент, учитывающий класс бетона и арматуры.

Толщина одной планки окончательно принимается с учетом конструктивных условий сварки ее соответственно с продольным или поперечным стержнем арматурной сетки плиты перекрытия.

Толщина пластины определяется по формуле

где F - продавливающая сила;

R_sw - расчетное сопротивление пластины;

h - толщина плиты перекрытия;

b - наименьшая ширина грани колонны.

Толщина пластины окончательно принимается равной не менее 6 мм из конструктивных условий ее сварки с планками.

Выполнение устройства стыка осуществляется следующим образом.

Колонна предыдущего этажа возведена до уровня низа перекрытия плюс толщина защитного слоя для нижней арматуры перекрытия за минусом толщины пластины t. Арматурный каркас 3 колонны уже выведен над опалубкой плиты. На колонну 1 укладывают подготовленную заранее пластину 8 с вертикальными планками 7. На опалубку, подведенную под низ перекрытия, монтируют нижнюю сетку 6 плиты перекрытия и сваривают ее стержни с планками 7 в обоих направлениях. После чего устанавливают верхнюю сетку 5 плиты и также сваривают ее стержни с планками 7 в обоих направлениях. Устройство стыка колонны с плитой готово к заполнению бетоном. При бетонировании прямоугольные отверстия 10 в пластине обеспечивают надежное устройство защитного слоя бетона под пластиной.

Предлагаемое стыковое соединение безбалочного монолитного железобетонного перекрытия с колонной обладает высокой надежностью соединения колонны с плитой перекрытия за счет совместной пространственной работы всех элементов стыка, в котором используется эффект выноса призмы обрушения плиты из зоны наибольших поперечных усилий, и устройство которого не требует существенных материальных затрат при производстве работ.

Источники информации

1. Патент RU №2194825 С2, кл. Е 04 В 5/43, 2002 г.

2. Патент RU №2179612, кл. Е 04 В 5/43, 2000 г.

3. Патент RU №2187607, кл. Е 04 В 5/43, 2000 г.

Стыковое соединение безбалочного железобетонного перекрытия с колонной, содержащее колонну, плиту перекрытия, арматурные каркасы колонны и плиты перекрытия, отличающееся тем, что на колонну горизонтально уложена выступающая за ее периметр на величину толщины плиты h в каждую сторону прямоугольная металлическая пластина с центральным отверстием для пропуска арматурного каркаса колонны и периферийными отверстиями для бетонирования, имеющая по краям соединенные с ней жестко вертикальные планки, приваренные к нижним и верхним арматурным сеткам каркаса плиты перекрытия, причем периферийные отверстия пластины равны не менее 2δ, где δ - наибольший размер гранулы крупного заполнителя бетонной смеси, а ширина планок равна двум диаметрам продольной арматуры и не менее 50 мм.