Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса



Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса
Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса
Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса
Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса
Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса
Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса
Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса

 


Владельцы патента RU 2490403:

Кузьменко Сергей Геннадьевич (RU)

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса. Технический результат заключается в обеспечении повышенной несущей способности каркаса. Способ включает соединение колонн с плитами перекрытия и размещение арматурных элементов. Перераспределяют усилия в местах сопряжения колонн с перекрытиями, создавая единые конструктивные элемент-узлы. Условными границами элемент-узлов на плане являются линии расчетных нулевых изгибающих моментов в перекрытиях вокруг колонн. Условными границами элемент-узлов по вертикали являются сечения колонн, расположенные посередине высоты этажей. Конструкцией элемент-узла задают эксцентриситет передачи вертикальной нагрузки на колонны. Формируют каркас из единых конструктивных элементов-узлов, объединяя их в пространственный каркас непрерывной и закольцованной в радиальных направлениях через смежные перекрытия и колонны арматурой. 7 ил.

 

Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса относится к области строительства и может быть использован при возведении жилищных, культурно-бытовых и промышленных объектов, в том числе и с пролетами перекрытий более 9-ти метров, при различных типах сечения колонн, в высотном монолитном строительстве, в том числе, в районах с повышенной сейсмической активностью.

Известны традиционные способы сборки железобетонных безригельных каркасов из колонн и плоских перекрытий, при пересечении которых, как правило, арматура колонн не связана с арматурой перекрытия. Вследствие чего, для повышения несущей способности каркаса, при восприятии нагрузки, с увеличением размера пролета перекрытия, увеличивают толщину плиты и/или сечение колонны, а так же густо армируют приколонную зону перекрытия.

Известно, что при бетонировании, как правило, швы располагают в уровне верхней и нижней плоскостей плиты перекрытия, то есть плиты пересекают швами бетонирования колонны.

Известно, что стык продольной арматуры колонн осуществляют преимущественно внахлест и в теле колонны, что приводит к бесполезному перерасходу арматуры, особенно с увеличением диаметра арматуры.

Если, при традиционной системе армирования, при увеличении шага колонн и нагрузок на перекрытие, при сечении колонны 400×400 и толщине плиты 200 мм, в результате расчета получаем расчетную арматуру в верхней растянутой зоне плиты перекрытия: Ax+Ay=100 см2, где Ax, Ay - расчетные значения арматуры по взаимно перпендикулярным направлениям, то разместить такое количество арматуры в растянутой зоне плиты просто невозможно.

Известен «Способ возведения каркаса безригельного многоэтажного здания» по патенту RU 2134752 от 21.01.1998, опубликовано 20.08.1999, МПК6 E04B 1/18, заключающийся в монтаже рядовых и наружных колонн, установке на них надколонных плит перекрытий, и монтаже межколонных и центральных плит перекрытий, при этом, после монтажа перекрытия верхнего этажа здания на верхнем этаже или на верхних этажах дополнительно монтируют диагональные подкосы, соединяющие в пределах каждого из этих этажей низ наружных колонн с верхом соседних рядовых колонн или верх наружных колонн с низом соседних рядовых колонн и расположенные нормально к соответствующему им фасаду здания, а затем удаляют размещенные под диагональными подкосами в пределах первого этажа часть наружных колонн.

Данный способ сложен в использовании за счет дополнительных подкосов, и не позволяет возводить здания с большими пролетами перекрытий.

Известен «Способ возведения безригельного каркаса здания» по патенту RU 2206674 от 11.10.2001, опубликовано 20.06.2003, МПК7 E04B 1/18, E04B 1/22, включающий монтаж колонн и плит перекрытий, замоноличивание стыков между колоннами и плитами, пропуск арматуры сквозь колонны между плитами во взаимно перпендикулярных направлениях и натяжение ее, выдержку до набора бетоном стыка между колоннами и плитами передаточной прочности с последующей передачей усилия натяжения на бетон по периметру здания и омоноличиванием швов между плитами, при этом, после набора бетоном стыка между колоннами и плитами передаточной прочности, усилие натяжения арматуры на бетон передают попеременно во взаимно перпендикулярных направлениях поэтапно - сначала 30-40% общего усилия натяжения, затем 60-75% общего усилия натяжения, с последующим полным отпуском натяжения.

Данный способ также сложен в использовании за счет того, так, как требует дополнительного натяжения арматуры на бетон, и нет конструктивной связи колонн с перекрытием.

Наиболее близким является «Способ повышения несущей способности безбалочного монолитного железобетонного перекрытия» по патенту RU 2394140, от 09.06.2009, опубликовано 10.07.2010, МПК E04G 23/02, Е04В 5/43, включающий размещение на соединенной с колонной плите перекрытия, которая снабжена продольной арматурой усиливающих элементов, при этом в приколонной зоне плиты перекрытия выполняют вертикальные отверстия, в которые устанавливают усиливающие элементы в виде набора стержней с анкерными элементами на концах, образующих не связанную с продольной арматурой поперечную арматуру, и заливают раствор безусадочной расширяющейся бетонной смесью; приколонная зона перекрытия размещения вертикальных стержней поперечной арматуры в плане имеет форму четырех прямоугольников, одна сторона каждого из которых примыкает к колонне и равна ширине последней, а другая сторона превышает в 1,5-3,5 раза толщину плиты перекрытия; диаметр отверстий, выполненных в плите перекрытия, в 1,5-2,5 раза больше диаметра стержней поперечной арматуры, при этом отверстия снизу выполнены глухими с донышком или снабжены пробкой; приколонная зона перекрытия размещения вертикальных стержней поперечной арматуры в плане имеет форму описанного вокруг колонны квадрата, сторона которого равна сумме ширины колонны и удвоенного определяющего размера приколонной зоны - расстояния между внешней границей приколонной зоны и колонной, превышающего в 1,5-3,5 раза толщину плиты перекрытия.

Данный способ повышения несущей способности безбалочного монолитного железобетонного перекрытия усиливает только приколонную часть перекрытия и только дополнительной поперечной арматурой, не создавая единого узла сопряжения колонны с перекрытием.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение повышенной несущей способности монолитного железобетонного каркаса при возведении жилищных, культурно-бытовых и промышленных объектов, в том числе и с пролетами перекрытий более 9-ти метров, без предварительного напряжения арматуры, при различных типах сечения колонн, в высотном монолитном строительстве, в том числе, в районах с повышенной сейсмической активностью.

Задача решена за счет способа повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса, включающего соединение колонн с плитами перекрытия, и размещение арматурных элементов, при этом, повышают несущую способность каркаса, путем перераспределения усилий в местах сопряжения колонн с перекрытиями, создавая единые конструктивные элемент-узлы, условными границами которых являются, на плане - линии расчетных нулевых изгибающих моментов в перекрытиях вокруг колонн, а по вертикали - сечения колонн расположенные посередине высоты этажей; конструкцией элемент-узла задают эксцентриситет передачи вертикальной нагрузки на колонны; формируют каркас из единых конструктивных элемент-узлов, объединяя их в пространственный каркас непрерывной и закольцованной в радиальных направлениях, через смежные перекрытия и колонны, арматурой.

Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса, путем перераспределения усилий в местах сопряжения колонн с перекрытиями, позволяет увеличить сопротивление взаимному повороту колонн и перекрытий в местах сопряжения, и повысить жесткость каркаса по всем направлениям; увеличить сопротивление горизонтальным нагрузкам, таким как, ветер и пульсация ветра; регулируемым эксцентриситетом «е» запустить механизм автоматической разгрузки колонн; воспринимать изгибающие моменты от ветровых и пролетных нагрузок единым элементом-узлом высотой в целый этаж, а не отдельно колонной и перекрытием; перераспределить усилие продавливания перекрытия над колонной, так как, перекрытие ощущает опору не на колонну, а на значительно расширенную область, благодаря особой конфигурации арматурных стержней в нем, поскольку отгибы продольной арматуры нижней колонны, упираясь в отгибы продольной арматуры верхней колонны, создают эффект поддерживающей капители в теле плиты, в то же время, являясь надежными анкерами при восприятии изгибающих, приколонных моментов; повысить сейсмостойкость каркаса.

Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса осуществляют в каркасе, изображенном на чертежах, где на фиг.1 - каркас в сборе, на фиг 2 - монолитный конструктивный элемент - узел с арматурой 9, на фиг.3 - арматура 9, 17, 18; на фиг.4 - конструктивный разрез по каркасу, на фиг.5 - раскладка арматуры в плане по перекрытию, на фиг.6 - монолитный конструктивный узел с арматурой 18, на фиг.7 - схема расположения равноудаленных колонн по принципу равностороннего треугольника.

На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 изображены: каркас 1 монолитный железобетонный безригельный в сборе, жесткий конструктивный элемент-узел 2, колонна 3, перекрытие 4, линия 5 расчетных нулевых изгибающих моментов в перекрытиях, сечение 6 колонн с наименьшими изгибающими моментами, место расположения швов бетонирования, армирование 7 радиального перекрытие, армирование 8 концентрическое, продольная арматура 9 колонной части узла с отгибами в плитную часть узла, растянутая приколонная зона 10 плитной части узла, зона 11 плиты перекрытия, растянутая пролетная, арматура 12 конструктивная, стык 13 отогнутой части продольной арматуры колонной части элемента-узла в верхней растянутой приколонной плитной части элемента-узла, консольные свесы 14 перекрытия, кольцевая распределительная арматура 15, эксцентриситет «е» 16 передачи нагрузки перекрытия на колонну, продольная арматура 17 колонной части узла с отгибами в плитную часть узла, продольная арматура 18 колонной части узла с отгибами в плитную часть узла, колонная часть 19 элемента-узла, плитная часть 20 элемента-узла.

Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса осуществляют при его сборке следующим образом.

Устанавливают опалубку перекрытия 4 текущего этажа. Под этой опалубкой устанавливают секции замковой опалубки на верхнюю часть колонн, от сечения 6 текущего этажа.

Формируют конструктивно организованный элемент-узел 2, из колонной части 19 и плитной части 20, вокруг центра, расположенного в месте пересечения центральной оси колонны 3 с плитой перекрытия 4, по вертикали - из половины колонны текущего этажа и половины колонны следующего этажа, с условными границами по сечению 6 колонн расположенных посередине высоты этажей, а на плане - из фрагмента перекрытия вокруг колонн, с условными границами по линии 5 расчетных нулевых изгибающих моментов в перекрытиях, сопрягая плитную и колонную части, объединенных радиально направленной продольной арматурой 9, или 17, или 18 колонн, отгибами в плитную часть элемента-узла, при этом создают условия для перераспределения усилии в местах сопряжения колонн с перекрытиями, повышая несущую способность каркаса.

Арматура, с особой конфигурацией отгибов 9, 17, 18, является основной образующей арматурного каркаса элемента-узла 2.

В растянутой приколонной зоне 10 плитной части элемента-узла 2 арматура 9, и/или 17, и/или 18, отгибами для нижнего и для верхнего этажа, жестко соединяют с вертикальным нахлестом.

Наличие у арматуры 9, 17, 18, отгибов в верхнюю растянутую приколонную зону 10 плитной части элемента-узла 2, задает, всегда присутствующий и регулируемый проектными решениями, эксцентриситет «е» 16, передачи вертикальной нагрузки перекрытия на колонну.

Наличие эксцентриситета «е» 16 передачи вертикальной нагрузки на колонную часть 3 элемента-узла 2, при жестком стыке 13 и изогнутой формы детали 9 или 17 или 18:

- создает момент в колонной части арматуры 9 или 17 или 18, выдергивающий арматуру вверх, то есть в арматуре 9 или 17 или 18 создается разгружающее колонну 3 усилие, направленное вверх;

- обеспечивает автоматическую работу механизма разгрузки: при увеличении количества этажей увеличивается и разгружающий момент в колоннах 3 нижележащих этажей.

Собранный пространственный арматурный каркас для формирования элемента-узла 2 устанавливают своими отгибами арматуры 9, и/или 17, и/или 18, на такой же пространственный арматурный каркас, выступающий из колонны 3 текущего этажа, на отгибы арматуры 9, и/или 17, и/или 18,

Отгибы продольной арматуры 9, или 17, или 18, нижней колонны (фиг.2, фиг.4, фиг.6), упираясь в отгибы продольной арматуры 9 или 17 или 18 верхней колонны (фиг.2, фиг.4, фиг.6) создают эффект поддерживающей капители в теле плиты, в то же время являясь надежными анкерами при восприятии изгибающих приколонных моментов. При этом перекрытие при работе ощущает опору не на колонну, а на значительно расширенную область.

Сваривают отгибы в нахлесте арматуры 9, и/или 17, и/или 18, текущего и следующего этажа. Далее раскладывают радиальную арматуру 7, сваривая ее с арматурой 9, или 17, или 18, (фиг.2), устанавливают концентрическую арматуру 8 в пролете перекрытия (фиг.2, фиг.6), и конструктивную арматуру 12, то есть формируют каркас из единых конструктивных элементов-узлов, объединяя их в пространственный каркас непрерывной и закольцованной в радиальных направлениях, через смежные перекрытия и колонны, арматурой, создавая непрерывную систему колонна-перекрытие-колонна-перекрытие, закольцованную смежными перекрытиями и колоннами радиальным армированием (см. фиг.4).

Затем устанавливают секции опалубки колонн 3 на половину следующего этажа и бетонируют перекрытие 4 текущего этажа с половиной колонны 3 текущего этажа и половиной колонны 3 следующего этажа, то есть элементы-узлы 2 бетонируются целиком за одну захватку между, расположенными посередине высоты этажей, сечениями 6 колонн 3, что резко повыщает несущую способность каркаса.

Несущая способность безригельного монолитного железобетонного каркаса повышается при работаете элемента-узла 2, следующим образом.

Основной характеристикой элемента-узла 2 является эксцентриситет «е» 16 передачи нагрузки перекрытия на колонну.

Пролетные вертикальные нагрузки, действующие на перекрытие, передаются через арматуру 9 или 17 или 18 на колонну 3 с эксцентриситетом «e» 16. При этом, на каждом этаже в продольной арматуре колонн, кроме усилия сжатия N возникают растягивающие усилия от изгибающего момента, равного М=Ne. (фиг.4)

Вследствие наличия эксцентриситета 16 и непрерывности, закольцованности с соседствующим этажом радиального армирования колонна-перекрытие-колонна-перекрытие, (фиг.4) пролетные нагрузки на перекрытие растягивают радиальную арматуру, в том числе и в колонной зоне, создавая при этом разгрузочный момент в арматуре колонны. Учитывая это, можно уменьшить расход армирования колонн.

При этом, при одинаковых параметрах этажей и нагрузках и эксцентриситетах, в арматуре колонн нижнего этажа возникнут усилия сжатия ∑N=nN, и изгибающий момент ∑M=nNe, где n - количество этажей.

Если, при традиционном способе сборки каркаса изгибающий момент над колонной совершал только разрушающую работу, то в предлагаемом техническом решении, изгибающий момент М, созданный эксцентриситетом «е», благодаря особой форме арматуры 9 или 17 или 18, стремится выдернуть арматуру вверх, то есть создается вертикальное усилие, направленное вверх, и противоположное вертикальной нагрузке на каркас.

Благодаря этому, в каркасе постоянно работает эффект саморазгружения в колоннах, причем с ростом количества этажей, в нижних этажах автоматически увеличивается и разгружающий эффект.

Благодаря вертикальному нахлесту отгибов продольной арматуры 9, или 17, или 18, колонн 3, в растянутой приколонной зоне 10 плитной части элемента-узла 2, создается дополнительная жесткость сечения арматуры при восприятии изгибающего момента (фиг.4).

Благодаря жесткому стыку 13 отгибов продольной арматуры колонн и дальнейшим его разветвлением в колонны верхнего и нижнего этажа, увеличивается сопротивление изгибающему моменту в направлении от стыка 13 к колонне 3, за счет увеличения расстояния между сечениями отгибов 9 верхней и нижней колонн.

Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса путем перераспределения усилий в местах сопряжения колонн с перекрытиями позволяет:

- увеличить сопротивление взаимному повороту элементов (колонн и перекрытий) в местах сопряжения и повысить жесткость каркаса по всем направлениям;

- увеличить сопротивление горизонтальным нагрузкам (ветер, пульсация ветра);

- регулируемым эксцентриситетом «е» запустить механизм автоматической разгрузки колонн;

- перераспределить изгибающие моменты перекрытий, которые воспринимаются уже не колонной, а элементом-узлом, и перераспределить усилие продавливания перекрытия над колонной, так как, перекрытие ощущает опору не на колонну, а на значительно расширенную область, благодаря особой конфигурации арматурных стержней в нем, поскольку отгибы продольной арматуры нижней колонны (фиг.2, фиг.4, фиг.6), упираясь в отгибы продольной арматуры верхней колонны (фиг.2, фиг.4, фиг.6) создают эффект поддерживающей капители в теле плиты, в то же время являясь надежными анкерами при восприятии изгибающих приколонных моментов.

Техническим эффектом является обеспечение повышенной несущей способности монолитного железобетонного каркаса при возведении жилищных, культурно-бытовых и промышленных объектов, в том числе и с пролетами перекрытий более 9 метров, без предварительного напряжения арматуры, при различных типах сечения колонн, в высотном монолитном строительстве, в том числе, в районах с повышенной сейсмической активностью, путем перераспределения усилий в местах сопряжения колонн с перекрытиями, создавая единые конструктивные элемент-узлы, условными границами которых являются, на плане - линии расчетных нулевых изгибающих моментов в перекрытиях вокруг колонн, а по вертикали - сечения колонн расположенные посередине высоты этажей; конструкцией элемент-узла задают эксцентриситет передачи вертикальной нагрузки на колонны; формируют каркас из единых конструктивных элементов-узлов, объединяя их в пространственный каркас непрерывной и закольцованной в радиальных направлениях, через смежные перекрытия и колонны, арматурой.

Способ повышения несущей способности безригельного монолитного железобетонного каркаса, включающий соединение колонн с плитами перекрытия и размещение арматурных элементов, отличающийся тем, что повышают несущую способность каркаса путем перераспределения усилий в местах сопряжения колонн с перекрытиями, создавая единые конструктивные элемент-узлы, условными границами которых являются на плане линии расчетных нулевых изгибающих моментов в перекрытиях вокруг колонн, а по вертикали - сечения колонн, расположенные посередине высоты этажей; конструкцией элемент-узла задают эксцентриситет передачи вертикальной нагрузки на колонны; формируют каркас из единых конструктивных элементов-узлов, объединяя их в пространственный каркас непрерывной и закольцованной в радиальных направлениях через смежные перекрытия и колонны арматурой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, в частности к стыку арматуры перекрытия. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к плитной строительной конструкции. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу повышения несущей способности безбалочного монолитного железобетонного перекрытия. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к стыковому соединению в монолитном железобетонном безбалочном каркасе. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к стыковому соединению монолитного перекрытия с колонной. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к безбалочному перекрытию. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к безбалочному перекрытию. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к диафрагмам безригельных каркасных зданий. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединениям плит перекрытия каркасного безригельного здания. .

Изобретение относится к области строительства, в частности к безбалочным перекрытиям. .

Изобретение относится к области строительства, в частности, к несущим перекрытиям, полностью или частично бетонируемым на строительной площадке. Техническим результатом изобретения является повышение прочности перекрытия. Перекрытие содержит надколонные участки ячейки перекрытия, выполненные монолитными, а остальные участки - сборными. Межколонные участки выполнены из одного или нескольких сборных элементов прямоугольной формы, а центральный участок выполнен из одного прямоугольного элемента или из четырех и более треугольных элементов, при этом все сборные элементы и участки ячейки перекрытия жестко скреплены друг с другом. 6 ил.

Изобретение относится к области строительства, в частности к сборно-монолитному железобетонному безригельному каркасу. Каркас образован сборными безконсольными колоннами, сборными надколонными плитами перекрытий со сквозными отверстиями для пропуска колонн, пролетными плитами и монолитными участками. Предложены варианты соединения колонн и плит перекрытий. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности конструкций каркаса и его узловых соединений. 9 н. и 1 з.п. ф-лы, 36 ил

Изобретение относится к области строительства, а именно к сооружениям монолитных и сборно-монолитных железобетонных плоских безбалочных перекрытий. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности перекрытия. Предложены варианты выполнения безбалочного перекрытия с опиранием монолитного перекрытия на монолитные, сборные или металлические колонны и с опиранием сборно-монолитного перекрытия на металлические колонны. 5 н.п. ф-лы, 21 ил.
Наверх