сборно-монолитное перекрытие

Формула изобретения

Сборно-монолитное перекрытие, включающее плиты в виде многоугольника, опирающееся на колонны, отличающееся тем, что перекрытие состоит из плит двух форм - центральной и межколонных, образующих ячейку перекрытия, ограниченную сеткой колонн, причем центральная плита имеет форму многоугольника ячейки перекрытия, а межколонные плиты - форму симметричного шестиугольника, состоят из полок и ригеля, армированного каркасом и предварительно-напряженной арматурой, и являются общими для смежных ячеек перекрытия, в опорной зоне межколонных плит и в швах сопряжения полок межколонных плит друг с другом располагаются монолитные участки, в которых размещается опорная арматура перекрытия, включая кольцевую арматуру в верхней зоне с центром по оси колонны, сопряжение полок межколонных плит друг с другом осуществляется с помощью замкнутых выпусков арматуры, а центральная плита опирается всеми сторонами на полки соседних межколонных плит и скрепляется с ними замкнутыми выпусками арматуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям перекрытия, например, многоэтажного каркасного здания.

Известна система «РТС» с предварительно-напряженными перекрытиями (А.С.Семченко. Обоснование регионально-адаптируемой индустриальной универсальной строительной системы «РАДИУСС» // Бетон и железобетон, 2008, № 4 - С.3-6), собранными из пустотных плит толщиной 240 мм с размерами ячейки до 7,2 м. Пространственная жесткость несущей системы обеспечивается обжатием перекрытия путем натяжения канатов в двух взаимно-перпендикулярных направлениях вдоль разбивочных осей колонн, что обеспечивает, в том числе, рамность каркаса.

Недостатком такого перекрытия является ограниченная жесткость из-за фиксированной и сравнительно малой толщины плит (240 мм) и необходимость предварительного обжатия при монтаже, что сложно.

Известна одна из модификаций системы «РАДИУСС» (А.С.Семченко, А.К.Хавкин, Б.С.Соколов. Испытание натурного фрагмента каркаса «РАДИУСС» с применением круглопустотных плит // Бетон и железобетон, 2008, № 6. С.2-5), основанная на использовании круглопустотных плит толщиной 220 мм, уложенных на ригели рам. Ригели из монолитного железобетона расположены по торцам плит так, что нижние грани ригелей и плит располагаются в одной горизонтальной плоскости. Высота сечения ригеля увеличена до 300 мм устройством полки толщиной 80 мм над плитами. Концы плит скошены, а пустоты у торцов заполняются бетоном при бетонировании ригеля, чем обеспечивается опирание плит на ригель.

Недостатком перекрытия является фиксированная высота сечения ригеля (300 мм), что ограничивает ширину пролета ригеля и нагрузку, исключает возможность реализации рамной схемы каркаса, а также то, что элементы перекрытия работают линейно, то есть плиты в одном направлении, а ригели - в другом.

Целью изобретения является увеличение жесткости, несущей способности перекрытия как элемента каркаса, обеспечение рамной схемы каркаса здания в обоих направлениях и экономия материалов.

Указанная цель достигается членением многоугольного перекрытия, образованной сеткой колонн, на плиты двух основных форм - межколонные и центральную.

Сущность изобретения заключается в том, что перекрытие состоит из плит двух форм - центральной и межколонных, образующих ячейку перекрытия, ограниченную сеткой колонн, причем центральная плита имеет форму многоугольника ячейки перекрытия, а межколонные плиты - форму симметричного шестиугольника, состоят из полок и ригеля, армированного каркасом и предварительно-напряженной арматурой и являются общими для смежных ячеек перекрытия, в опорной зоне межколонных плит и в швах сопряжения полок межколонных плит друг с другом располагаются монолитные участки, в которых размещается опорная арматура перекрытия, включая кольцевую арматуру в верхней зоне с центром по оси колонны, сопряжение полок межколонных плит друг с другом осуществляется с помощью замкнутых выпусков арматуры, а центральная плита опирается всеми сторонами на полки соседних межколонных плит и скрепляется с ними замкнутыми выпусками арматуры.

На фиг.1, 2 и 3 изображены схемы членения многоугольного перекрытия на межколонные 1 и центральную 2 плиты, причем многоугольные перекрытия представлены равносторонними треугольниками (фиг.1), прямоугольниками (фиг.2) и правильными шестиугольниками (фиг.3).

На фиг.4 представлена схема узла А фиг.2 - армирование монолитных участков опорной зоны межколонных плит и швов сопряжения полок межколонных плит друг с другом. На фиг.5, 6, 7 и 8 изображены схемы сечений а-а, б-б, в-в, г-г фиг.4.

На фиг.9 изображен узел Б фиг.6, а именно схема узла сопряжения центральной плиты с полкой межколонной плиты, а на фиг.10 изображен узел В фиг.5 - схема узла крепления рабочей арматуры к стальному кольцу, расположенному по оси колонны.

На фиг.10 изображен узел В фиг.5, а именно схема узла крепления рабочей арматуры к стальному кольцу, расположенному по оси колонны.

Межколонная плита 1 состоит из полок 4 и ригеля 5, армированного каркасом 6 и предварительно-напряженной арматурой 7 (фиг.6). Межколонные плиты 1 опираются на колонны 3 (фиг.5). Центральная плита 2 опирается всеми сторонами на полки 4 межколонных плит 1 (фиг.9). Полки 4 межколонных плит 1 и центральная плита 2 могут быть как сплошными, так и ребристыми.

Монолитные участки перекрытия расположены в опорной зоне межколонных плит 1 и в швах сопряжения полок 4 межколонных плит 1. В монолитных участках размещается следующая арматура в порядке укладки: нижняя конструктивная арматура 8 и верхняя рабочая арматура 9 ригелей 5 межколонных плит 1, соединенные друг с другом силовыми шпильками 16 (фиг.4, 5 и 7); верхняя рабочая арматура 10 и нижняя конструктивная арматура 12 полок 4 межколонных плит 1, соединенных друг с другом силовыми шпильками 17 (фиг.4 и 8); кольцевая рабочая арматура 11 в верхней зоне полок 4 и ригеля 5 межколонных плит 1 (фиг.4, 5 и 7), неразрывность верхней рабочей арматуры 9 и 10 ригеля 5 и полок 4 межколонных плит 1 обеспечивается креплением их к паре стальных колец 13 посредством фасонки 14 и шпилек 15 (фиг.4, 5 и 10); сопряжение полок 4 межколонных плит 1 друг с другом осуществляется с помощью замкнутых выпусков арматуры 18 (фиг.8); сопряжение центральной плиты 2 с полками 4 межколонных плит 1 осуществляется с помощью замкнутых выпусков арматуры 18 (фиг.9).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Перекрытие в собранном виде и после замоноличивания монолитных участков работает как монолитная плита, то есть в двух направлениях, и конструктивно представляет собой ребристую плиту, ребрами которой являются ригели 5 межколонных плит 1, а плита защемлена в ребрах, то есть по всем сторонам многоугольника ячейки перекрытия. В перекрытии возникают следующие основные усилия: опорный изгибающий момент М_ОП, достигающий своего максимума по оси колонны 3 в каркасе рамной схемы; опорная поперечная сила Q_ОП, достигающая своего максимума также по оси колонны 3; пролетный изгибающий момент М_ПР в межколонной плите 1; усилия М и Q в центральной плите 2 и полке 4 межколонной плиты 1.

Опорный изгибающий момент М_ОП воспринимается железобетонным сечением ригеля 5 межколонной плиты 1, в котором рабочей арматурой являются верхняя арматура 9 и 10, а также кольцевая арматура 11. Арматурные стержни 9 и 10 веером расходятся от оси колонны 3 так, что не пересекаются с арматурой 19 колонны (фиг.4 и 5). Такое размещение опорной рабочей арматуры соответствует распределению усилий в перекрытии, то есть рационально и обеспечивает экономию стали. Неразрывность рабочей арматуры 9 и 10 обеспечивается стальным кольцом 13, которое равнопрочно примыкающей арматуре и расположено по оси колонны 3.

Опорная поперечная сила Q _ОП воспринимается железобетонным сечением ригеля 5 межколонной плиты 1, в котором поперечной арматурой служат хомуты каркаса 6 ригеля 5, а также силовые шпильки 16 и 17.

Пролетный изгибающий момент М_пр в межколонной плите 1 воспринимается тавровым сечением ригеля 5, в котором рабочей арматурой являются нижняя арматура каркаса 6 ригеля 5 или предварительно-напряженная арматура 7.

Напряженно-деформированное состояние центральной плиты 2 и полок 4 межколонных плит 1 стандартное. При этом толщина полки 4 межколонной плиты 1 выполняется переменной в соответствии с распределением усилий, что рационально и снижает расход бетона.

Предварительное напряжение ригеля 5, осуществляемое в заводских условиях, и конструктивно неограниченная высота сечения ригеля 5 позволяют применять предлагаемое сборно-монолитное перекрытие при пролетах большой ширины и повышенных нагрузках, что расширяет область использования его не только в гражданских, но и в производственных зданиях.

Межколонная плита 1, выполняя роль полноценного ригеля, реализует все схемы каркаса, а именно: связевую, рамно-связевую и рамную в обоих направлениях, а также рамно-связевую схему.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить область применения сборно-монолитного перекрытия в зданиях гражданского и производственного назначения, различных схем каркасов, пролетов и нагрузок, что делает его универсальным, а также экономичным за счет снижения расхода материалов.