Плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания

Изобретение относится к области строительства, в частности к плите перекрытия безригельного каркаса здания или сооружения. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности и долговечности конструкции. Плита содержит стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите, верхнюю и нижнюю арматурные сетки, а также кольцевые и радиальные арматурные элементы. Радиальные арматурные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом 20÷40° по окружности. Одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней сетки, а вторая на уровне нижнего края нижней полки уголка выше нижней сетки. Кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к строительству и предназначено для использования при возведении сборного безригельного здания или сооружения.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания, содержащая стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите и верхнюю и нижнюю арматурные сетки (Патент РФ №2203369, опубл. 27.04.2003).

Недостатком его является низкая несущая способность плиты и низкая усталостная прочность и долговечность. Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение несущей способности и долговечности конструкции.

Для достижения указанного технического результата плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания содержит стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите и верхнюю и нижнюю арматурные сетки из арматурных стержней, при этом плита дополнительно содержит кольцевые и радиальные арматурные элементы, причем радиальные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия, причем одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней арматурной сетки, а вторая - на уровне нижнего края нижней полки уголка коробчатого закладного элемента выше нижней арматурной сетки, верхние радиальные элементы проходят сквозь коробчатый закладной элемент и жестко связаны с ним, а нижние жестко связаны с нижней полкой уголка коробчатого закладного элемента, а кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент расположен на расстоянии от центра отверстия, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R_τ=R_τ-1+R_τ-1×ϕ,

где R_τ-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

ϕ - угол между радиальными арматурными элементами в радианах,

при этом стержни верхней арматурной сетки в своей плоскости могут быть развернуты относительно центра отверстия и нижней арматурной сетки на угол 45 градусов, а площадь каждой ячейки верхней арматурной сетки уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты, причем верхняя арматурная сетка может быть выполнена из двух квадратных арматурных сеток, наложенных одна на другую, диагонали одной из них в плане могут быть совмещены с осями симметрии другой сетки, площадь ее равна половине площади другой сетки, арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45 градусов к стержням другой сетки, кроме того, диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане могут совпадать.

Отличительными признаками предлагаемой плиты перекрытия сборного безригельного каркаса здания от указанной выше известной, наиболее близкой к ней являются следующие: силовая арматура содержит кольцевые и радиальные арматурные элементы, радиальные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия, причем одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней арматурной сетки, а вторая - на уровне нижнего края нижней полки уголка коробчатого закладного элемента выше нижней арматурной сетки, верхние радиальные элементы проходят сквозь коробчатый закладной элемент и жестко связаны с ним, а нижние жестко связаны с нижней полкой уголка коробчатого закладного элемента, а кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент расположен на расстоянии от центра отверстия, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R_τ=R_τ-1+R_τ-1×ϕ,

где R_τ-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

ϕ - угол между радиальными арматурными элементами в радианах,

при этом стержни верхней арматурной сетки в своей плоскости могут быть развернуты относительно центра отверстия и нижней арматурной сетки на угол 45 градусов, а площадь каждой ячейки верхней арматурной сетки уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты, причем верхняя арматурная сетка может быть выполнена из двух квадратных арматурных сеток, наложенных одна на другую, диагонали одной из них в плане могут быть совмещены с осями симметрии другой сетки, площадь ее равна половине площади другой сетки, арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45 градусов к стержням другой сетки, кроме того, диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане могут совпадать.

Благодаря наличию этих признаков арматура воспринимает нагрузки в соответствии с изополем изгибающих моментов и напряжений и пропорционально убыванию напряжения, создаваемому в плите под нагрузкой по мере удаления от центра отверстия в плите. Это обеспечивает повышение несущей способности и долговечности конструкции.

Предлагаемая конструкция плиты иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид силовой арматуры плиты в плане (без арматурных сеток), на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 изображена нижняя арматурная сетка, на фиг.4 изображена верхняя арматурная сетка, на фиг.5, 6 изображены варианты арматурных сеток, на фиг.7 изображено изополе перемещений плиты под нагрузкой.

Плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания содержит стальной коробчатый закладной элемент из уголка 1 вокруг отверстия 2 в плите, арматурную сетку 4,5 (диаметр арматурных стержней может быть, например, 8÷12 мм) и кольцевые 6 и радиальные верхние 7 и нижние 8 арматурные элементы (диаметром, например, 8÷12 мм). Радиальные элементы 7, 8 установлены в горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия 2, на уровне середины верхней полки 9 уголка 1 и нижнего края нижней полки 10 уголка 1 коробчатого закладного элемента. Верхние радиальные элементы 7 проходят сквозь коробчатый закладной элемент 1 и жестко связаны с ним, а нижние 8 жестко связаны с нижней полкой 10 уголка 1 коробчатого закладного элемент. Кольцевые арматурные элементы 6 установлены осесимметрично центру отверстия 2 в плите ниже верхних радиальных элементов 7 и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент 11 расположен на расстоянии от центра отверстия 2, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента из уголка 1, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R_τ=R_τ-1+R_τ-1×ϕ,

где R_τ-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

ϕ - угол между радиальными арматурными элементами в радианах.

Арматурные стержни арматурной сетки 4 (см. фиг.4) в своей плоскости повернуты относительно осей симметрии отверстия плиты и сторон каждой ячейки нижней арматурной сетки 5 (см. фиг.3) на угол 45 градусов, а площадь каждой ячейки арматурной сетки 4 уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты.

Верхняя 4 арматурная сетка может быть выполнена из двух квадратных арматурных сеток 12, 13 (см. фиг.5, 6), наложенных одна на другую, причем диагонали одной из них 13 в плане совмещены с осями симметрии другой сетки 12 (см. фиг.5), площадь ее равна половине площади другой сетки, а арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45 градусов к стержням другой сетки, диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане могут совпадать (см. фиг.6).

Плиту перекрытия изготавливают по агрегатно-поточной технологии в следующей последовательности. В очищенную и смазанную металлическую форму устанавливают нижнюю арматурную сетку 5. В месте отверстия 2 в плите устанавливают стальной коробчатый закладной элемент из уголка 1. Затем устанавливают радиальные арматурные элементами 7, 8 и кольцевые арматурные элементы 6. Причем концы арматурных элементов 7 заводят в отверстия в уголке коробчатого закладного элемента 1. Производят сварку в местах примыкания радиальных арматурных элементов 7, 8 к коробчатому закладному элементу из уголка 1 и кольцевым арматурным элементам 6. Укладывают верхнюю арматурную сетку 4. Во время сборки производят вязку элементов в единый пространственный каркас, арматурные сетки 4, 5 крепят к арматурным элементам с помощью проволоки и все составные элементы фиксируют в пространстве с помощью специальных фиксаторов (не показаны). Затем укладывают и вибрируют бетон. Далее выдерживают конструкцию в тепловой камере и производят распалубку.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Введение в конструкцию плиты радиальных 7, 8 и кольцевых 6 элементов увеличивает жесткость конструкции, включает в работу все слои бетона. Благодаря предлагаемому взаимному расположению элементов арматуры плиты напряжения, возникающие в конструкции, равномерно распределяются по всему объему плиты в соответствии с изополем (см. фиг.7) перемещений точек плиты, что обеспечивает повышение сопротивления нагрузкам, несущей способности, трещиностойкости и увеличение срока службы плиты особенно в условиях вибрационного воздействия от сейсмической активности и воздействия близко проходящего транспортного потока в городских условиях эксплуатации. Уменьшение размера ячеек арматурной сетки плиты в 3-4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты, позволяет распределить нагрузку между элементами арматуры, снизить расход арматурной стали.

Для испытания были изготовлены 3 плиты размером 2980×2980×160 мм с отверстием 420×420. При этом арматурная сетка изготавливалась из арматуры диаметром 10 мм марки А500. Размер ячейки верхней арматурной сетки в центральном квадрате плиты 1800×1800 был 150×150, а по периферии 300×300. Арматура верхней арматурной сетки повернута на 45 градусов относительно арматуры нижней арматурной сетки. Радиальные и кольцевые арматурные элементы изготавливались из арматуры диаметром 10 мм марки А500. Коробчатый закладной элемент изготавливался из уголка 100×63 толщиной полки 6 мм. Для изготовления использовался бетон В25 марки 350. Плиты подвергались испытаниям статической нагрузкой. Превышение расчетной нагрузки плиты в пять раз не вызвало повреждений плит, потерю несущей способности. Испытания показали на повышенное сопротивление нагрузкам.

1. Плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания, содержащая стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите, верхнюю и нижнюю арматурные сетки из арматурных стержней, отличающаяся тем, что плита дополнительно содержит кольцевые и радиальные арматурные элементы, при этом радиальные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия, причем одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней арматурной сетки, а вторая - на уровне нижнего края нижней полки уголка коробчатого закладного элемента выше нижней арматурной сетки, причем верхние радиальные элементы проходят сквозь коробчатый закладной элемент и жестко связаны с ним, а нижние жестко связаны с нижней полкой уголка коробчатого закладного элемента, а кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент расположен на расстоянии от центра отверстия, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R_τ=R_τ-1+R_τ-1·ϕ,

где R_τ-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

ϕ - угол между радиальными арматурными элементами в радианах.

2. Плита по п.1, отличающаяся тем, что стержни верхней арматурной сетки в своей плоскости развернуты относительно центра отверстия и нижней арматурной сетки на угол 45°.

3. Плита по п.1 или 2, отличающаяся тем, что площадь каждой ячейки верхней арматурной сетки уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты.

4. Плита по п.1, отличающаяся тем, что верхняя арматурная сетка выполнена из двух квадратных арматурных сеток, наложенных одна на другую, причем диагонали одной из них в плане совмещены с осями симметрии другой сетки, площадь ее равна половине площади другой сетки, арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45° к стержням другой сетки.

5. Плита по п.1 или 4, отличающаяся тем, что диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане совпадают.