армокаменный цоколь небольшого легкого здания с подвалом

Формула изобретения

Армокаменный цоколь небольшого здания, включающий пространственную рамную конструктивную систему из жестко-сопряженных вертикальных и горизонтальных брусковых армокаменных элементов с тонкими диафрагмами жесткости, выполненных высококачественной кладкой из рядового керамического кирпича и усиливающие их пространственные арматурные каркасы, отличающийся тем, что сопряжения брусковых элементов выложены по системам перевязок и заведением всех продольных стержней арматурного каркаса каждого из сопрягаемых брусковых элементов на всю толщину элемента поперечного направления, при этом к основным продольным стержням пространственного арматурного каркаса каждого брускового элемента, проходящим через всю длину этого элемента, добавлены дополнительные продольные стержни, проходящие через сопряжение и четверть его длины, в которой стержни поперечной арматуры размещены в два раза чаще, чем в средней части элемента; стержни арматурных каркасов размещены с тщательной заделкой в отверстиях кирпича, в швах кладки или в прорезанных пазах краев постелей кирпичей; кладка кирпича выполнена горизонтальными рядами, по многорядной системе с перевязкой швов в половину кирпича с допущением совпадения этих швов не более чем в трех соседних рядах, с полной и плотной заделкой всех отверстий кирпича, швов кладки, прорезанных пазов в кирпичах высококачественным, мелкозернистым, пластифицированным, многокомпонентным бетоном.

Описание изобретения к патенту

Изобретение разработано для строительства, относится к сложным пространственным каркасным конструктивным системам из жестко-сопряженных брусковых армокаменных элементов с относительно тонкими ребристыми или плоскими диафрагмами жесткости и предназначено для небольших (из облегченных конструкций, например, таких, у которых стены основных этажей из легкого бетона, каменные трехслойные облегченных кладок, или деревянные) зданий с подвальными или полуподвальными помещениями, удаленных от предприятий стройиндустрии или с решением архитектурно-художественных задач по взаимосвязи новой застройки с имеющейся старинной архитектурой городских районов. Названые здания могут располагаться практически на любых грунтах, возможно в сейсмических или других районах с особыми условиями эксплуатации.

Известны и широко применяются возведение цоколей каменных зданий из сборных бетонных фундаментных блоков, цокольных панелей заводского изготовления или монолитного бетона /Каменные конструкции и их возведение. Справочник строителя. - М., Стройиздат., 1989. - С.117/ [1].

Недостатком этих конструкций является высокая массивность, материалоемкость и стоимость, а их возведение нередко оказывается нерациональными из-за больших энергозатрат, расходов на спецтранспорт и крановое оборудование.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство цоколя каменного здания из керамического кирпича с маркой по морозостойкости не ниже F50 в виде массивных стен постоянной толщины, выполненных обычной кладкой при строительстве на слабых грунтах с включением армированных швов. /Кирпич и камень керамические. Межгосударственный стандарт. Общие технические условия. ГОСТ 530-2007. - М., ГОССТРОЙ., 2007. - С.8/ [2]. Принят за прототип.

Недостатком этой конструкции является большая материалоемкость в сочетании с часто встречающимся отсутствием армированных швов в фундаментах небольших зданий, что приводит к недостаточной их несущей способности, и поэтому их не рационально применять на слабых, просадочных грунтах и в районах с особыми условиями эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в снижении экономических и материальных затрат при строительстве цокольных частей стен небольших каменных зданий с подвалами, удаленных от предприятий стройиндустрии, расположенных практически на любых грунтах, возможно в сейсмических районах или с другими особыми условиями эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является совершенствование конструктивного решения, технологии возведения, повышение несущей способности, устойчивости, жесткости и долговечности конструкций небольших каменных зданий с подвалом.

Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном армокаменном цоколе небольшого здания, включающем пространственную рамную конструктивную систему из жестко-сопряженных вертикальных и горизонтальных брусковых армокаменных элементов с тонкими диафрагмами жесткости, выполненных высококачественной кладкой из рядового керамического кирпича, и усиливающие их пространственные арматурные каркасы, особенностью является то, что сопряжения брусковых элементов выложены по системам перевязок и заведением всех продольных стержней арматурного каркаса каждого из сопрягаемых брусковых элементов на всю толщину элемента поперечного направления, при этом к основным продольным стержням пространственного арматурного каркаса каждого брускового элемента, проходящим через всю длину этого элемента, добавлены дополнительные продольные стержни, проходящие через сопряжение и четверть его длины, в которой стержни поперечной арматуры размещены в два раза чаще, чем в средней части элемента; стержни арматурных каркасов размещены с тщательной заделкой в отверстиях кирпича, в швах кладки или в прорезанных пазах краев постелей кирпичей; кладка кирпича выполнена горизонтальными рядами по многорядной системе с перевязкой швов в половину кирпича с допущением совпадения этих швов не более чем в трех соседних рядах, с плотной и полной заделкой всех отверстий кирпича, швов кладки, прорезанных пазов в кирпичах высококачественным, мелкозернистым, пластифицированным, многокомпонентным бетоном. Отличное сцепление последнего с поверхностью кирпича существенно увеличивает несущую способность, жесткость и долговечность конструкций. Кроме того, сочетание высокопрочных рамных брусковых элементов и тонких вертикальных диафрагм улучшает пространственную работу конструкций по восприятию внешних нагрузок и приводит к более экономичным конструктивным решениям.

Армокаменный цоколь небольшого легкого здания представляет собой пространственную рамную конструктивную систему из жестко-сопряженных вертикальных и горизонтальных брусковых элементов с тонкими, ребристыми или плоскими диафрагмами жесткости, выполненных высококачественной кладкой из рядового керамического кирпича пластического прессования с тремя цилиндрическими, вертикальными и симметрично расположенными отверстиями с марками не ниже чем: по прочности М200 и по морозостойкости F50, с усиливающими устанавливаемыми в процессе кладки пространственными арматурными каркасами, стержни которых размещают и заделывают в отверстиях кирпичей и в швах кладки или для уменьшения толщины последних в прорезанных пазах в краях постелей кирпичей. Кладку ведут с полной и плотной заделкой всех швов, пазов и отверстий мелкозернистым, пластифицированным, многокомпонентным бетоном классом по прочности не ниже чем В25, с маркой по морозостойкости не ниже чем F50. Жесткость стыков горизонтальных и вертикальных брусковых элементов, а также мест примыкания к ним диафрагм и их ребер обеспечивают полным заведением их стержней продольной арматуры на всю толщину элемента поперечного направления. Кладку выполняют с перевязкой вертикальных швов в половину кирпича по многорядной системе, в которой допускается совпадение этих швов не более чем в трех соседних рядах. В случае отсутствия между некоторых брусковых элементов диафрагм жесткости, целесообразно горизонтальные брусковые элементы выполнять кладкой кирпичей на ребро с размещением и заделкой продольных стержней пространственных арматурных каркасов в цилиндрических отверстиях кирпичей. Опирание армокаменного цоколя на основание осуществляют в зависимости от характеристик грунтов или на уширенные нижние горизонтальные брусковые элементы, или на дополнительные фундаменты. Расчет и конструирование армокаменного цоколя небольшого здания выполняют как для статически неопределимой, многопролетной рамы из брусковых элементов с учетом ее совместной работы с основанием по нормам проектирования оснований и фундаментов зданий и сооружений, железобетонных, каменных и армокаменных конструкций.

На фиг.1 приведен пример фрагмента армокаменного цоколя небольшого здания, где приняты следующие обозначения: нижние горизонтальные брусковые элементы - 1, вертикальные брусковые элементы - 2, верхние горизонтальные брусковые элементы - 3, столбчатые фундаменты - 4, диафрагмы - 5, вертикальные ребра жесткости - 6, горизонтальные ребра жесткости - 7, основные продольные стержни горизонтальных брусковых элементов - 8, дополнительные продольные стержни горизонтальных брусковых элементов - 9, основные продольные стержни вертикальных брусковых элементов - 10, дополнительные продольные стержни вертикальных брусковых элементов - 11.

На фиг.2 приведены сечения горизонтального - а и вертикального - б брусковых элементов, находящихся у мест их сопряжений, где изображены: порядные раскладки кирпича, основные продольные стержни горизонтальных брусковых элементов - 8, дополнительные продольные стержни горизонтальных брусковых элементов - 9, горизонтальные стержни поперечной арматуры - 13, вертикальные стержни поперечной арматуры - 14, основные продольные стержни вертикальных брусковых элементов - 10, дополнительные продольные стержни вертикальных брусковых элементов - 11, зигзагообразные сетки - 12.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Устройство армокаменного цоколя небольшого легкого здания осуществляют по разработанным подробным рабочим чертежам и по проекту организации работ. Его возведение целесообразно начинать с одного из углов, являющегося сопряжением вертикального брускового элемента - 2, нижних горизонтальных брусковых элементов - 1 и верхних горизонтальных брусковых элементов - 3, показанных на фиг.1. По заранее возведенным столбчатым фундаментам - 4 и выровненному и уплотненному грунту или, возможно, согласно рабочим чертежам, по бетонной подготовке, по принятой системе перевязки высококачественной кладкой последовательно возводят нижние горизонтальные брусковые элементы - 1, вертикальные брусковые элементы - 2, диафрагмы - 5 с вертикальными ребрами жесткости - 6 и горизонтальными ребрами жескости - 7, верхние горизонтальные брусковые элементы - 3 с установкой и заделкой в процессе кладки соответствующих стержней пространственных арматурных каркасов в отверстиях кирпичей, в швах кладки или в прорезанных пазах в краях постелей кирпичей, как это показано на фиг.1 и фиг.2. Высококачественность кладки достигается полной и плотной заделкой всех отверстий в кирпиче, устройством тонких плотных швов из высококачественного мелкозернистого пластифицированного бетона с классом по прочности не ниже В25, с подвижностью 2-4 см и высоким сцеплением материала шва с поверхностью кирпичей, для чего кладку ведут кирпичом в водонасыщенном состоянии, иногда с последующим доувлажнением. Дополнительно применяют шприцы инъекторы для заполнения отверстий в кирпичах, подобно инъецированию каналов с предварительно напряженной арматурой железобетонных конструкций. Применяют специальные шаблоны, кондукторы, направляющие рейки, порядовки, временные крепления рядов кирпича и стержней арматуры, специальные инструменты и другие приспособления, улучшающие качество кладки. Если степень насыщения сечений кладки арматурой невелика, то рационально, где это возможно, заменять кирпич с отверстиями на равноценный рядовой полнотелый кирпич. Жесткое сопряжение вертикальных брусковых элементов - 2, нижних горизонтальных брусковых элементов - 1 и верхних горизонтальных брусковых элементов - 3, армокаменного цоколя достигается их выкладкой по системам перевязки сопряжений и заведением или пересечением основных продольных стержней горизонтальных брусковых элементов - 8, основных продольных стержней вертикальных брусковых элементов - 10, дополнительных продольных стержней горизонтальных брусковых элементов - 9 и дополнительных продольных стержней вертикальных брусковых элементов - 11 арматурных каркасов каждого из сопрягаемых элементов через всю толщину элемента поперечного направления. Основными продольными стержнями горизонтальных брусковых элементов - 8, основными продольными стержнями вертикальных брусковых элементов - 10 арматурных каркасов считаются стержни, проходящие по всей длине элементов; дополнительными продольными стержнями горизонтальных брусковых элементов - 9 и дополнительными продольными стержнями вертикальных брусковых элементов - 11 считаются стержни, проходящие по четвертям длин элементов у торцов и обеспечивающие жесткость сопряжений и прочность элементов от изгибающих узловых моментов и перерезывающих усилий у сопряжений. Последнее обеспечивается также стержнями поперечной арматуры элемента, располагаемыми в два раза чаще в четвертях длин элементов у сопряжений, чем в половинах длин средних частей элементов. В качестве поперечной арматуры преимущественно и рационально применять в вертикальных элементах зигзагообразные сетки - 12. Их применяют попарно, располагая в двух соседних швах с взаимно перпендикулярным расположением стержней. При необходимости, например, для ограждения подвальных помещений или для увеличения жесткости рамной конструкции армокаменного цоколя, вертикальное пространство между брусковыми элементами может быть заполнено относительно тонкими диафрагмами - 5 с вертикальными ребрами жесткости - 6, горизонтальными ребрами жесткости - 7 или без них.

Заявленный армокаменный цоколь небольшого здания следует возводить в теплое время года для получения необходимой прочности мелкозернистого бетона.

Разработанное конструктивное решение армокаменного цоколя небольшого здания при его практическом и рациональном использовании в строительстве даст значительный экономический эффект и поможет разработать новые технологические приемы возведения армокаменных конструкций.

Источники информации

1. Каменные конструкции и их возведение. Справочник строителя. - М., Стройиздат., 1989. - С.117.

2. Кирпич и камень керамические. Межгосударственный стандарт. Общие технические условия. ГОСТ 530-2007. - М., ГОССТРОЙ, 2007. - С.8.