Железобетонные каркасы предназначены для строи­тельства малоэтажных и многоэтажных гражданских (в том числе жилых) и промышленных зданий с норматив­ными нагрузками на 1 м 2 перекрытия от 3 до 30 кПа. Ве­личина нагрузки зависит от пролета ригеля, шага колонн, плит перекрытий, способа строительства, конструктив­ных особенностей каркасов.

Железобетонные каркасы подразделяются:

По способу обеспечения пространственной жесткости на конструктивно-статические типы: рамные, связевые, рамно-связевые;

По технологии возведения: сборные, монолит­ные, сборно-монолитные;

По типу горизонтальных несущих конструкций: с балочными перекрытиями, безригельные, с перекрытия­ми по фермам (в том числе высотой в этаж).

11.2.1. Каркасы с балочными перекрытиями

В основе проектирования сборных каркасных зданий лежат унифицированные конструктивные решения, пре­дусмотренные каталогами индустриальных серийных из­делий (например, серии 1.020.1-2с/89, ТК1-2). Такая практика принята в России и других странах. Некоторые серии являются межвидовыми - для применения в граж­данском и промышленном строительстве. Унификация осуществляется на основе методики открытой системы типизации и базируется на типизированных габаритных схемах геометрических параметров зданий.

В результате унификации определились следующие основные параметры каркасных зданий и их железобе­тонных элементов:

Высоты типовых этажей: 3,0; 3,3; 3,6; 4,2; 5,4; 6,0; 7,2 м;

Высоты первого повышенного этажа: 4,2 (при вы­соте типового этажа 3,3 м); 4,8 (3,6); 6,0 (4,8); 7,2 (6,0) м;

Высоты подвальных этажей: 3,2; 3,4; 3,7; 4,0; 4,6 м;

Высота технического этажа 2,4 м;

Высота технического подполья 2,0 м;

Высоты верхних зальных этажей: 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 7,0; 8,0 м;

Сечение колонн 400х400 мм;

Высота колонн: на 1, 2 и 3 этажа;

Ригели сборные и сборно-монолитные высотой сечения 450, 600 и 900 мм с жестким или шарнирным со­единением с колонной;

Плиты перекрытий: многопустотные (высота 220 мм); ребристые (300 и 400 мм); ребристые типа «ТТ» и «Т» (600 мм);

Размещение лестничных клеток в модульных ячейках колонн размерами 3,0х(6,0; 6,6; 7,2) м; 2,4х(4,8; 5,4; 6,0; 6,6) м.

Элементы сборных каркасов . Большое значение при массовом строительстве каркасных зданий имеют способы членения несущих конструкций на сборные элементы (рис. 12.43). От системы членения во многом зависят: технологичность строительства, стоимость изго­товления элементов на заводе и монтажа на строитель­ной площадке, эксплуатационные свойства соединений и надежность всего здания.

Рис. 12.43. Способы членения железобетонных каркасов на сборные элементы: а - двухэтажные колонны и однопролетные ригели; б - одноэтаж­ные колонны и однопролетные ригели; в - Г- и Т-образные ко­лонны и ригели-вставки; г - Т-образные элементы; д - Н-образ- ные рамы; е - то же, с наружными консолями; ж - П-образные рамы и ригели-вставки; з - двухэтажные рамы и ригели-вставки; и, к - крестообразные элементы; л - П-образные элементы; м - то же, с внутренними консолями; н - Г- и Т-образные элементы; о - Ж-образные элементы; п, р - двухпролетные рамы

При разработке железобетонных каркасов стремятся к укрупнению изделий, сокращению количества и упрощению стыков, повышению заводской готовности конструкций.

Наибольшее распространение имеет разрезка карка­са на линейные элементы - двухэтажные колонны и однопролетные ригели (рис. 12.43 а). Многие варианты с Г-, Н-, П-, Ж-образными элементами находят ограниченное применение из-за сложности изготовления, монтажа, пе­ревозки, хотя и имеют преимущество в сниженном коли­честве стыков.

Железобетонные колонны подразделяют:

По местоположению - рядовые, фасадные, тор­цевые, угловые, связевые и др.;

По этажности - одно-, двух-, трех- и четырех­этажные;

По несущей способности (например, 2000, 3000, 4000, 5000 кН);

По форме поперечного сечения - квадратные, прямоугольные и др.;

По типу стыка колонн между собой (рис. 12.49) - безметальные, с плоскими металлическими торцами, с центрирующими прокладками, с выпусками свариваемой арматуры при монтаже;

По условиям опирания ригелей - колонны с кон­солями (рис. 12.44), бесконсольные (рис. 12.45);

По классу бетона (например, В15; В25; В30; В45);

По способу армирования ствола колонны (рис. 12.46): с периферийным армированием, с центральным армированием, со спиральной арматурой, с металличе­скими сердечниками, с комбинированным армированием.

Рис. 12.44. Колонны с консолями для опирания ригелей: а, в - со скрытыми консолями; б - с трапециевидными консолями; г - с четырехсторонними консолями; д - с квадратной капителью; е - с консольным оголовком; ж, з - со стальными консолями

Рис. 12.45. Бесконсольные колонны: а - с цилиндрическими каналами сверху и снизу; б - с обнажен­ной арматурой в уровне перекрытия; в - с верхними выпусками арматуры; г - с горизонтальными арматурными выпусками для соединения с ригелями; д - с вилкообразным оголовком; е - с плечиками для опирания ригелей

Рис. 12.46. Варианты армирования колонн. Периферийное арми­рование под нагрузки, кН: а - 2000; б - 3000; в - 5000. Смешанное армирование под на­грузки, кН: г - 9000; д - 12000; е - 15000; ж - 9000; з - 12000; и - 15000

Рис. 12.49. Стыки колонн: а - контактный; б - плоский со стальными опорными пластина­ми; в - со сваркой продольной арматуры; г - со сваркой сталь­ных оголовников; д, е - болтовые; ж, з - на полимеррастворах; 1 - фиксирующий стержень; 2 - цементно-песчаный раствор; 3 - сетка косвенного армирования; 4 - продольная арматура колон­ны; 5 - стальная пластина; 6 - сварка; 7 - центрирующий бетон­ный выступ; 8 - стыковая ниша; 9 - стальной оголовник; 10 - на­кладка на сварке; 11 - болт; 12 - гнездо; 13 - полимерраствор; 14 - отверстие в колонне; 15 - центрирующая прокладка

Армирование ствола колонн производят арматур­ными стержнями диаметром от 12 до 40 мм из стали А-II и A-III (A-IV, A-V), что позволяет добиться эффективной градации их несущей способности. Продольная и попе­речная арматура (хомуты), сетки косвенного армирования и закладные детали объединяются в единый про­странственный арматурный каркас (рис. 12.46).

По экономическим соображениям и условиям унифи­кации элементов несущую способность колонн рекомен­дуется увеличивать путем повышения классов бетона и арматуры, а не за счет увеличения размеров поперечно­го сечения колонн.

При значительных усилиях в колоннах и ограниченных (по условиям унификации) размерах их поперечного се­чения колонны изготавливают с металлическими сердеч­никами, в качестве которых применяют полосы (пакет по­лос), наборное сечение из уголковой стали - «капуста», а также пучки свариваемой арматуры (рис. 12.47).

Рис. 12.47. Сборные железобетонные колонны с металлически­ми сердечниками: а - общий вид колонны; б - типы сечений стальных сердечников; в - стык колонны; г - деталь опирания на фундамент; 1 - выпуски арматурных стержней; 2 - стальные закладные детали; 3 - колон­на; 4 - стальной сердечник; 5 - слябы; 6 - полосы толщиной до 60 мм; 7 - уголки; 8 - сварной шов; 9 - стяжной болт; 10 - сталь­ная опорная плита; 11 - анкер

Рис. 12.48. Армирование консолей колонн: а - армирование с жесткими листами, привариваемыми к арма­туре; б - комбинированного типа без соединения с продольной арматурой колонн; 1 - арматурный каркас колонны; 2 - металло­конструкция консоли; 3 - стальной лист, приваренный к продоль­ной арматуре колонн; 4 - комбинированная конструкция консоли

Стыки колонн (рис. 12.49) подразделяют:

Олитные, сборно-мо­нолитные, со сваркой продольной арматуры и без сварки;

По форме: плоские, сферические, с подрезкой бетона в зоне стыка;

По усилению зоны стыка: металлические, безме­тальные.

Опирание колонны на фундамент осуществляется обычно через сборный железобетонный башмак (рис. 12.50 а). В узле такого типа передача усилий происходит через прочный растворный шов, который, будучи заклю­ченным в обойму, работает на смятие.

Рис. 12.50. Опирание железобетонных колони на фундамент: а - через башмак стаканного типа; б - через пирамидальный подколонник; 1 - колонна; 2 - башмак; 3 - подколонник; 4 - фун­дамент; 5 - бетон; 6 - выпуски арматуры

Другой тип опирания (рис. 12.50 б) с использовани­ем подколонников пирамидального вида обеспечивает унификацию всех узловых соединений, простоту изготов­ления подколонника и более простые приемы достижения необходимой точности монтажа.

Железобетонные ригели различают:

По местоположению в несущей системе: рядо­вые, фасадные, торцовые, лестничные, коридорные;

По несущей способности (в кН/м) ригеля (напри­мер, 72, 110, 145);

По пролету: однопролетные, двухпролетные, кон­сольные;

По форме поперечного сечения: прямоугольные, тавровые с полкой понизу, тавровые с полкой поверху, двутавровые, П-образные, спаренные, двухветвевые и др. (рис. 12.51 и 12.52);

По типу стыка с колонной: с подрезкой на опоре, с выпусками продольной арматуры, с вертикальными от­верстиями, с гнездами и т.п.;

По способу производства: предварительное на­пряжение с механическим натяжением арматуры, с элек­тротермическим способом натяжения арматуры и т.д.

Рис. 12.51. Ригели с опиранием на консоли колонн: а - с подрезкой на опоре; б - с подрезкой и горизонтальными проемами; в - с подрезкой и гнездами для опирания второсте­пенных балок; г - с зауженными опорными концами; д - с под­резкой на опоре и полками для опирания плит; е - с подрезкой и петлевыми выпусками поперечной арматуры; ж - с выпусками верхней продольной арматуры; з - то же, с полками; и - с выпус­ками поперечной арматуры; к - с верхними гнездами и отверсти­ями для установки болтов; л - двутаврового сечения с отверсти­ями для болтов; м - с гнездами для скрытых консолей колонн; н - спаренный; о - то же, трапециевидного сечения; п - спарен­ный из Г-образных элементов; р - двухветвевой

Рис. 12.52. Ригели бесконсольного опирания на колонны: а - с петлевыми выпусками продольной арматуры в трапецие­видных гнездах; б - с полуцилиндрическими вертикальными гнездами; в - с вертикальными отверстиями; г - П-образного сечения; д - с полками и выпусками продольной арматуры; е - с выпусками продольной арматуры; ж - с выпусками продольной арматуры в гнездах и петлевыми выпусками поперечной армату­ры^ - таврового сечения с выпусками продольной арматуры; и - с выпусками продольной и поперечной арматуры

Ригели каркасов часто имеют Т-образную форму по­перечного сечения с полками понизу для опирания на них плит перекрытий. Такая форма ригеля позволяет умень­шить на толщину плиты перекрытия размер выступающей в интерьер части ригеля и тем самым снизить высоту эта­жей здания. Ригели в опорной части имеют подрезки, со­ответствующие размеру консоли колонн, в результате чего сопряжение ригеля с колонной осуществляется без выступающих в интерьер консолей или их частей (имита­ция рамного узла). Ширина ригелей понизу обычно равна ширине колонн.

Ригели изготавливают из бетона классов В25, В30 и В40 и армируют пространственными каркасами, в кото­рые входят плоские каркасы, сетки и закладные детали, объединенные с помощью сварки.

Диафрагмы жесткости в системе сборного каркаса формируются из сборных железобетонных элементов (ос­новное решение), а также выполняются из монолитного железобетона в виде замкнутых ядер жесткости (рис. 12.54 а) и решетчатых металлических конструкций (рис. 12.56).

Рис. 12.54. Варианты формирования диафрагм жесткости: а - замкнутых профилей; б - открытых; в - плоских

Рис. 12.56. Металлические связи сборного железобетонного уни­фицированного каркаса: а - полураскосные; б - портальные; 1 - сборные железобетон­ные колонны; 2 - связи; 3 - элемент для крепления связей к ко­лоннам; 4 - закладные детали

Сборные элементы диафрагм жесткости подразделяют:

По виду поперечного сечения верхней части: кон­сольные (одно- и двухконсольные), бесконсольные;

По типу горизонтального стыка диафрагм: с за­кладными деталями в горизонтальном шве, со шпонками, с безметальным контактным стыком;

По наличию дверных проемов: проемные, бес­проемные (глухие), Г-образные (флажок).

Как правило, диафрагмы жесткости - панели высотой на один этаж толщиной 140, 160, 180 мм.

Панели диафрагм жесткости устанавливают в проле­тах от колонны до колонны и рассчитывают на совмест­ную с ними работу. В плане панели всегда устанавливают по координационным осям, а по вертикали - таким обра­зом, чтобы швы панелей совпадали с отметкой верха пе­рекрытий. Между собой и с колоннами в вертикальных швах панели связываются в монтажных узлах сварными соединениями, обеспечивающими передачу вертикаль­ных сдвигающих усилий. Передачу горизонтальных сдви­гающих усилий обеспечивают монолитные шпоночные соединения панелей в горизонтальных швах (рис. 12.55). Все зазоры в стыках и примыканиях панелей к колоннам и плитам перекрытий зачеканивают цементным раство­ром и бетоном.

Рис. 12.55. Примеры компоновки диафрагм жесткости в каркас­ных зданиях

Общая устойчивость здания обеспечивается совмес­тной работой горизонтальных дисков перекрытий и вертикальных диафрагм жесткости. Для этого необходимо уст­ройство как минимум трех плоских диафрагм жесткости с горизонтальными осями, не пересекающимися в одной точ­ке, т.е. в каждом температурном блоке здания необходимы две диафрагмы одного направления и одна - другого.

Для увеличения жесткости связевых систем рекомен­дуется объединять плоские диафрагмы жесткости в про­странственные (рис. 12.54).

Диафрагмы жесткости следует распределять равно­мерно по плану здания (рис. 12.55).

В отдельных случаях, например при сложной конфи­гурации, диафрагмы жесткости выполняются в монолит­ном железобетоне. При этом, если монтаж основных не­сущих конструкций здания опережает производство ра­бот по возведению монолитных диафрагм, то в местах их установки иногда устраивают металлические связи, слу­жащие в последующем арматурой монолитных диафрагм.

В ряде случаев и, в частности, в производственных зданиях, в связи с требованиями технологии постановка сборных панелей невозможна или связана с потерями производственно-функционального характера. В этих случаях допускается устройство металлических связей (диафрагм жесткости) полураскосного или портального типа (рис. 12.56).

Сопряжения ригелей с колоннами . В зависимости от типа каркаса, назначения, разрезки на элементы и спо­собов их сопряжения стыки элементов воспринимают различные усилия сжатия, растяжения, изгиба или среза, раздельно или в их сочетании друг с другом.

В сборных и сборно-монолитных каркасах сопряже­ние ригеля с колонной (рис. 12.57-12.61) может осуще­ствляться шарнирно или жестко, на сварке или на болтах, с опиранием на консоли колонн или без консолей.

Рис. 12.57. Сварные сопряжения ригеля с колонной: а - шарнирное со скрытой консолью; б - жесткое с открытой кон­солью; в - опирание ригеля на стальной башмак; 1 - скрытая опор­ная консоль колонны; 2 - открытая консоль; 3 - стальной опорный башмак; 4 - закладная деталь консоли колонны; 5 - закладная деталь ствола колонны; 6 - закладная деталь ригеля; 7 - соединительная пластина; 8 - сварка; 9 - ванная сварка; 10 - выпуск арматуры колонны; 11 - выпуск арматуры ригеля; 12 - верх­няя арматура ригеля; 13 - нижняя арматура ригеля; 14 - стальная обойма опорной части ригеля; 15 - бетон замоноличивания

Рис. 12.58. Болтовые сопряжения ригеля с колонной: а - в уровне верха ригеля; б - по оси ригеля; 1 - консоль колонны; 2 - гнездо; 3 - отверстие (канал); 4 - соединительные тяги (высо­копрочные болты); 5 - сварка стальных листов; 6 - резиновое кольцо

Рис. 12.59. Сопряжение ригеля с колонной с помощью консоль­ного оголовка:

1 - колонна; 2 - консольный оголовок; 3 - ригель; 4 - арматур­ный выпуск колонны; 5 - арматурный выпуск оголовка; 6 - плита перекрытия; 7 - цементно-песчаный раствор

Рис. 12.60. Бесконсольные сопряжения ригеля с колонной с замоноличиванием: а - по нормальным хомутам; б - по наклонным хомутам; в - с на­клонными раскосами; 1 - арматурный выпуск ригеля; 2 - арма­турный выпуск колонны; 3 - сварка ванная; 4 - хомут; 5 – вут ко­лонны; 6 - раскос; 7 - уголковый выпуск из колонны; 8 - бетон замоноличивания

Рис. 12.61. Бесконсольные сопряжения ригеля с колонной (плат- форменно-штепсельные стыки колонн): а - с помощью стального трубчатого стержня; б - с помощью ар­матурных выпусков колонны; 1 - стальной трубчатый стержень; 2 - выпуски продольной арматуры колонны; 3 - гнездо в нижней части колонны; 4 - отверстие для инъецирования полимерра- створа; 5 - ниша для прокладки вертикальных коммуникаций; 6 - канал для прокладки горизонтальных коммуникаций; 7 - сквоз­ное отверстие в ригеле

Шарнирные сопряжения ригелей с колоннами (на­пример, рис. 12.57 а) применяются при связевом типе каркаса. Ригель опирают на выступающие из колонн ко­роткие железобетонные или стальные консоли, распола­гаемые под ригелем либо в подрезках ригеля (скрытые консоли). Стыки рассчитываются как свободно лежащие балки на консолях.

Широкое распространение получили жесткие стыки с открытыми железобетонными консолями (рис. 12.57 б). По верху консоли закреплен стальной лист. По концам ри­гелей также предусмотрены опорные стальные листы. При установке ригелей на консоли эти листы соединяются между собой фланговыми швами дуговой электросваркой. Концы верхней арматуры ригелей выступают из бетона и соединяются с горизонтальными концами арматуры, выступающими из колонны. Соединение стержней осуществ­ляется полуавтоматической сваркой в медных формах с заплавлением зазора между торцами арматуры. Швы меж­ду торцами ригелей и колоннами и зона сварки верхней арматуры заполняются бетоном. Такой стык является жес­тким соединением. Каркас из сборных элементов таким образом становится рамной конструкцией.

В зарубежной практике часто применяются болто­вые стыки ригелей с колоннами с опиранием концов ри­гелей на консоли колонн (рис. 12.58). Ригели между со­бой соединяются через колонну соединительными тяга­ми (средний узел) или высокопрочными болтами (край­ний узел). Анкерные приспособления для концов ригелей располагаются в специальных гнездах и способны пере­давать значительные вертикальные и горизонтальные на­грузки. В случае расположения соединительных тяг в верхней части ригеля передается также и достаточно большой изгибающий момент.

Довольно часто применяются бесконсольные со­пряжения ригеля с колонной, монтируемые на строитель­ной площадке с установкой нормальных (рис. 12.60 а) и наклонных (рис. 12.60 б) хомутов с замоноличиванием бетоном зоны у грани колонны. Сварка выпусков стерж­ней из колонны и ригелей после расстановки хомутов осу­ществляется в полуцилиндрических подкладках. Такое сопряжение передает значительные горизонтальные силы и достаточно большие изгибающие моменты.

Российскими специалистами разработана конструк­ция бесконсольного сопряжения ригеля с колонной с при­менением сварных деталей в виде раскосных стержней (рис. 12.60 в). Конструкция еще до замоноличивания по­лучает значительную жесткость и может воспринимать необходимые монтажные усилия без временных опор.

Конструкции каркаса серии 1.020.1-2с/89 предназ­начены для применения в строительстве общественных и производственных зданий со следующими объемно-планировочными параметрами (рис. 12.62; табл. 12.1):

Высота этажа: 3,3; 3,6; 4,2; 4,8; 5,4; 6,0; 7,2 м;

Шаг колонн в направлении ригелей (поперек зда­ния) и направлении плит перекрытий (вдоль здания): 3,0; 6,0; 7,2; 9,0 м;

Этажность: 1-16 этажей;

Расчетная нагрузка на перекрытие (без учета собственного веса плит): от 4 до 21 кН.

Рис. 12.62. Схемы каркасов серии 1.020.1-2с.

Разрезы: а - зального помещения; б - двухэтажных зданий; в - многоэтажного здания. Конструктивно-статические схемы: г - рамная в поперечном и продольном направлении; д - рамная в поперечном и неполная рамная в продольном; е - рамно-связевая; ж - рамно-связевая в поперечном направлении; з - рамно-связевая в продольном, и - план расположения элементов каркаса

Таблица 12.1. Объемно-планировочные парамет­ры каркасов серии 1.020.1 -2с/89

В конструкциях серии предусмотрена возможность устройства зальных помещений с расположением залов на втором этаже двухэтажных зданий, а также отдельно стоящих залов (рис. 12.62 а, б).

Конструкции серии запроектированы для примене­ния в рамных и рамно-связевых схемах несущих каркасов зданий. Применяются следующие конструктивные схемы:

Рамная в поперечном и продольном направлени­ях (рис. 12.62 г);

Рамная схема в поперечном и неполная рамная в продольном направлении (рис. 12.62 д);

Рамно-связевая схема с применением диафрагм жесткости в поперечном и продольном направлениях (рис. 12.62 е);

Рамно-связевая в одном из направлений (рис. 12.62 ж, з);

Возможные комбинации вышеперечисленных схем.

Колонны запроектированы единого сечения 400х400 мм для зданий от 1 до 16 этажей. В местах примыка­ния поперечных и продольных ригелей колонны снабже­ны выпусками арматуры в верхней зоне и уголковыми стальными консолями в нижней зоне узла, предназначен­ными для соединения на сварке с соответствующими вы­пусками из ригелей в жестком рамном узле. Уголковые выпуски одновременно служат и монтажными столиками для удобства установки ригелей без применения монтаж­ных приспособлений.

Согласно ориентации колонн в плане здания они под­разделяются на колонны (рис. 12.63), устанавливаемые:

По внутренним и наружным осям с жесткими рамными узлами в поперечном направлении (тип 1К);

По внутренним осям с жесткими рамными узла­ми в поперечном и продольном направлениях; по наруж­ным осям в местах примыкания консольных ригелей бал­конов (2К);

По наружным поперечным осям с жесткими рам­ными узлами; по внутренним осям у лестничных клеток и температурных швов (3К);

По наружным продольным осям с жесткими узла­ми (4К);

В углах здания (температурного блока) (5К, 5Кн).

Рис. 12.63. Колонны каркаса серии 1.020.1-2с: а - типы колонн по ориентации в плане; б - колонна одноэтажная средняя (типа 2КС); в - сварной стык колонн; г - сечение колон­ны

По расположению по высоте здания колонны подраз­деляются на нижние, средние, верхние и бесстыковые - на всю высоту здания (от 1 до 3 этажей).

Горизонтальными элементами рам каркаса являются ригели поперечного и продольного направлений. Несу­щие вертикальную нагрузку ригели разработаны с полка­ми для опирания плит перекрытий двух типов: многопус­тотных плит высотой 220 мм и ребристых - 300 мм.

Верхняя зона ригелей законструирована с обнажен­ной поперечной арматурой по всей длине элемента или на приопорных участках. При монтаже в оголенной верх­ней зоне устанавливается продольная рабочая арматура, стыкуемая с соответствующими выпусками арматур из колонн в количестве 2 или 4 штук на ванной сварке.

По характеру работы и расположению в схеме здания ригели (рис. 12.64) подразделяются на типы:

2Р - для двухстороннего опирания плит, в том числе и лестничного марша;

2PЛ - для двухстороннего опирания плит, в том числе и лестничной балки БЛ;

1Р - торцевые для одностороннего опирания плит, в том числе и лестничного марша;

1РЛ - торцевые для одностороннего опирания плит и лестничной балки БЛ;

1РП - продольные для одностороннего опирания плит и лестничного марша;

1РПЛ - продольные для одностороннего опира­ния плит и лестничной балки БЛ;

РП - бесполочные, устанавливаемые по про­дольным наружным и внутренним осям здания;

1Р6.2.26 - для одностороннего опирания лестнич­ных маршей (промежуточных площадок) в пролете 3 м;

Р6.2.53 - для опирания плит типа П, плит-оболо­чек типа КЖС пролетом 18 м и ребристых плит 3 х 12 м, устанавливаемых в покрытиях зальных помещений;

РК, РКП - консольные для устройства балконов вылетом 1,2 и 1,8 м;

Б - окаймляющие балки балконов;

БЛ - лестничные балки для устройства лестнич­ной клетки в пролетах 7,2 и 9 м.

Рис. 12.64. Ригели каркаса серии 1.020.1-2с: а - типы ригелей; б - конструктивное решение ригеля 2Р 4.53; в - сопряжение ригеля с колонной; 1 - выпуски продольной рабочей арматуры; 2 - вставной стержень на сварке; 3 - мелкозернистый бетон

Диафрагмы жесткости (рис. 12.65) предназначены для строительства зданий при высоте типовых этажей 3,3; 3,6 и 4,2 м, а также техподполья высотой 2,0 м. Панели диафрагм устанавливаются в пролетах рам (в осях) 6,0 и 7,2 м как по поперечным, так и по продольным осям.

Рис. 12.65. Диафрагмы жесткости каркаса серии 1.020.1-2с: а - вид диафрагмы жесткости; б - крепление диафрагмы жесткости к колонне; в - сопряжение диафрагм жесткости в зоне примыка­ния к колонне; 1 - выпуски вертикальной арматуры; 2 - выпуски продольной арматуры; 3 - петлевые выпуски; 4 - закладная деталь для соединения с колонной; 5 - армирование панели; 6 - диафрагма жесткости; 7 - стальной стержень; 8 - колонна

Диафрагмы жесткости представляют собой Т- и Г- образные железобетонные панели со стенками толщиной 160 мм и полками шириной 550 и 480 мм соответственно. Г-образные панели устанавливаются в лестничных клет­ках вдоль лестничных маршей.

Диафрагмы жесткости, соединенные с колоннами кар­каса и между собой (рис. 12.65 б, в), образуют вертикаль­ные элементы жесткости рамно-связевых систем каркаса, воспринимающие усилия от вертикальных и горизонталь­ных нагрузок. Под диафрагмы устанавливаются монолит­ные фундаменты по проекту. Панели диафрагм стыкуются с фундаментом аналогично стыку диафрагм между собой.

Унифицированный каркас серии ТК1-2 (территори­альный каталог для строительства в Москве) предназначен для строительства гражданских и промышленных много­этажных зданий. Габариты легкого (рис. 12.66) и тяжелого (рис. 12.67) каркасов основаны на укрупненном модуле 6М (600 мм) в плане и 3М и 6М - по вертикали. Ряд предпоч­тительных координационных размеров составляет:

Высоты этажей: 3,0; 3,3; 4,2; 4,8; 6,0 м;

Пролеты ригелей: 1,8-9,0 (через 0,6) и 12,0 м;

Пролеты плит перекрытий: 3,0; 5,4; 6,0; 6,6; 7,2 и

Ризалиты: 1,2; 1,8; 2,4 и 3,0 м.

Рис. 12.66. Компоновочная схема легкого каркаса (по серии TK1-2) с консольными свесами: КР - колонна рядовая; КВР - колонна верхняя рядовая; КК - ко­лонна под консольный ригель; Р - ригель: РК - ригель консоль­ный. Размеры: а - 6000; 9000; б - 1800-9000 через 600; в - 1550; 2150; 2750; г - 2400; 3000; 3300; 3600; 4200; 4800; 6000; 7200; д - 3000; 3300; 3600; 4200; 4800; 6000; е - 3300; 3600; 4200; 6000

Рис. 12.67. Компоновочная схема тяжелого каркаса (по серии ТК1-2) с размерами: а - 6000; 9000; б - 3000; 6000; 9000; 12000; в - 2750; г - 3300; 3600; 4200; 4800; 6000; 6600; д - 3000; 3300; 3600; 4200; 4800; 6000; е - 2400; 3000; 3300; 3600; 4200

Компоновка несущих железобетонных элементов здания основывается на связевой схеме, где простран­ственная жесткость обеспечивается совместной работой взаимосвязанных вертикальных (стен-диафрагм) и гори­зонтальных (перекрытий) жестких дисков. Каркас может компоноваться с продольным, поперечным и комбиниро­ванным расположением ригелей.

Колонны с консолями имеют единое сечение 400х400 мм, их несущая способность варьируется изменени­ем класса бетона и процентом армирования, а при боль­ших нагрузках - переходом к жесткой арматуре (из сталь­ных профилей). Колонны имеют одно- или двухэтажную разрезку по высоте здания с расположением стыка меж­ду собой на высоте 0,7 м от верха плиты перекрытия.

Номенклатура включает колонны рядовые, фасадные и лоджий. Рядовые колонны устанавливаются по внутрен­ним осям здания, имеют две консоли для опирания риге­лей. Фасадные колонны размещают по наружным осям и имеют две различные консоли (одну для опирания риге­ля, другую - пристенной плиты перекрытия). Колонны лоджий и балконов, устанавливаемые по фасадной оси, могут иметь наружную консоль с увеличенным вылетом 1,1 или 1,8 м для опирания плит балконов или лоджий.

Ригели преимущественно имеют тавровое сечение. В соответствии с расположением в плане здания различа­ют следующие типы ригелей:

Рядовые пролетом от 3 до 12 м таврового сече­ния высотой 450, 600 и 900 мм;

Фасадные пролетом от 1,8 до 9,0 м (через 0,6 м) Z-образного сечения шириной 690 мм и высотой 480 мм;

Коридорные пролетом от 1,8 до 3,6 м таврового сечения высотой 300 мм;

Лестничные (для опирания лестничных маршей) пролетом 6,0; 6,6 и 7,2 м с уголковым профилем сечения;

Консольные (для образования свесов) таврового сечения высотой 600 и 900 мм.

Ригели соединяются с колонной узлом со скрытой железобетонной консолью (см. рис. 12.57а) при помощи сварки закладных элементов.

Панели стен жесткости (диафрагмы) одноэтажные железобетонные толщиной 180 мм, плоские с одно- или двухсторонними полками для опирания плит перекрытий. По вертикальным граням диафрагмы жесткости соединя­ют с колоннами или между собой не менее чем в двух местах по высоте этажа стальными сварными связями по закладным деталям.

В практике строительства Германии наиболее совер­шенной полносборной каркасной конструктивной систе­мой является серия железобетонных конструкций КВМ (рис. 12.68), предназначенная для строительства массовых общественных, а также производственных и вспомогательных зданий. Каркас КВМ решен по связевой схеме с шарнирным опиранием ригелей на колонны, го­ризонтальными диафрагмами жесткости из дисков перекрытий и вертикальными панельными стенами жесткости или монолитными ядрами жесткости.

Рис. 12.68. Каркасное здание системы КВМ (Германия): а - основные элементы здания; 6 - одноригельное решение узла каркаса; в - двухригельное; 1 - фундамент стаканного типа под колонну; 2 - ленточный монолитный фундамент под стену подва­ла; 3 - колонна; 4 - ригель; 5 - панель стены подвала; 6 - рядовая горизонтальная панель наружной стены; 7 - угловой элемент сте­ны; 8 - рядовая плита перекрытия; 9 - плита-распорка; 10 - па­нель стены вертикальной разрезки; 11 - лестничная площадка; 12 - лестничный мари); 13 - панель стены лестничной клетки

Типовые конструкции КВМ допускают компоновку каркаса с продольным или поперечным расположением ригелей. В зависимости от нагрузки применяют одиноч­ные или сдвоенные ригели. В первом случае ригель уста­навливают в гнездо на торце колонны (рис. 12.68 б), во втором - два параллельных ригеля опирают на полки в боковых вырезах колонны (рис. 12.68 в). Сетка колонн - от 4,8х4,8 до 7,2х12 м с промежуточными значениями, кратными 1,2 м. Высота этажей от 3,3 до 6 м.

В последние годы в России применяется каркас для жилых, общественных и производственных зданий до 30 этажей в сборно-монолитном варианте (рис. 12.69). Особенностью этого каркаса является высокая формооб­разующая способность на ортогонально-диагональной сетке колонн при соответствующем расположении риге­лей. Имеется возможность проектирования многоуголь­ных, треугольных, овальных, круглых и других сложных форм плана зданий.

Рис. 12.69. Сборно-монолитные каркасы (основные узлы):

а - ситуации расположения колонн и ригелей; б - сопряжение ригелей с колонной; в - опирание железобетонных плит на ригель; г - опирание сборно-монолитных плит на ригель; д - сопряжение диафрагмы жесткости с колонной; 1 - колонна, 2 - ригель; 3 - диафраг­ма жесткости; 4 - арматурные выпуски; 5 - дополнительная арматура; 6 - арматурная сетка; 7 - монолитный бетон; 8 - монтажный (временный) хомут; 9 - опалубочная плита; 10 - сборная плита перекрытия

Сборными элементами каркаса являются: колонны, ригели, диафрагмы жесткости, плиты перекрытий. В мо­нолитном варианте оригинально решается узел «ригель- колонна».

Колонны высотой в 1-4 этажа имеют квадратные (со стороной 250; 300; 350; 400 и 500 мм) и прямоугольные сечения (от 250х300 до 400 х 600 мм). В уровне пере­крытий колонны имеют свободные от бетона арматурные участки (оголенную арматуру), внизу - выпуски продольной арматуры, вверху - каналы для штепсельного стыка колонн по высоте (рис. 12.45 б). Высота этажей 2,8 м (для жилых зданий) и 3,3 м (для общественных и производ­ственных зданий).

Ригели прямоугольного сечения шириной 300 мм и высотой 200 мм (при сборно-монолитном перекрытии) или 250 мм (при сборном перекрытии) имеют приопорные гнезда, в которые выпущены стержни нижней рабо­чей арматуры из проволочных канатов типа 7К (рис. 12.52 ж). В верхней части ригелей имеются петлевые выпуски поперечной арматуры. Длина ригелей в осях ортогональ­ной сетки колонн от 1,8 м до 6 м (через 0,6), по диаго­нальным осям - по заказу до 6 м.

Сопряжение ригелей с колоннами (рис. 12.69 б) осу­ществляется следующим образом: ригели опирают на монтажные хомуты колонн и подпирают временными стойками; проволочную арматуру ригелей отгибают и за­водят в свободное пространство между продольной ар­матурой колонны; в гнезда ригелей укладывают два ар­матурных стержня с загнутыми вверх концами; два стер­жня дополнительной арматуры устанавливают в уровне верха выпусков поперечной арматуры ригелей на длину 1,2-2,4 от колонны в две стороны; положение устанавли­ваемых дополнительных стержней арматуры диаметром 20-32 мм фиксируется проволочной вязкой к арматурным стержням сборных элементов; на ригели опирают сбор­ные плиты перекрытий (рис. 12.69 в), имеющие выемки в верхней приопорной части, в которые укладываются ар­матурные стержни; все арматурные выпуски и установ­ленные стержни обетонируются.

Перекрытие может выполняться в сборно-монолитном варианте (рис. 12.69 г). Для этого используют опалу­бочные плиты толщиной 60 мм с преднапряженной про­волочной арматурой, имеющей выпуски с торцов опорных сторон плит. По плитам укладывается слой бетона толщи­ной 100 мм с арматурными сетками в верхней зоне.

Сопряжение диафрагм жесткости с колоннами осу­ществляется посредством петлевых горизонтальных вы­пусков из этих элементов с установкой вертикальных со­единительных стержней и замоноличиванием стыка бето­ном (рис. 12.69 д).

В Армении получил распространение оригинальный метод строительства сейсмостойких жилых домов повы­шенной этажности - с пространственным сборно-монолитным рамным каркасом (рис. 12.70). Основной эле­мент каркаса - прямоугольная железобетонная рама, раз­меры которой соответствуют высоте этажа и шагу колонн здания. Обычно длина рамы равна 6,1 м, высота - 3,0; 3,3; 3,6 м; сечение - 15х30 см. Колонны каркаса образуются четырьмя стойками рам; в зависимости от нагрузки, при­ходящейся на колонны, их сечение можно увеличить путем раздвижки рам. Таким образом, в соответствии с приня­тым объемно-планировочным решением и расчетными усилиями и без изменения размеров сборных рам получа­ют колонны квадратного или прямоугольного сечений.

Рис. 12.70. Сборно-монолитный рамный каркас: а - сборные рамы каркаса; б - схема образования каркаса; 1 - арматурные выпуски; 2 - поверхность рамы, обращенная к поло­сти замоноличивания; 3 - продольные рабочие стержни стоек; 4 - рама нижележащего этажа; 5 - рама вышележащего этажа

Каркас здания собирается из стандартных изделий одного типоразмера в продольном и поперечном направ­лениях. Перекрытия выполняются из типовых плит. Жест­кость каркаса обеспечивается сплошным сечением риге­лей и колонн (их рамным исполнением) и замоноличива­нием стыков. При увеличении высоты здания до 14-20 этажей эту рамную схему превращают в рамно-связевую путем установки между рамами вертикальных диаф­рагм жесткости (в пазы колонн и ригелей).

Рамный каркас - универсальная конструктивная сис­тема, на основе которой можно создавать самые разно­образные планировочные и объемные композиции. Жест­кая объемная структура из рам может развиваться по го­ризонтали или по вертикали, заполнять собой все про­странство или оставлять свободные промежутки, легко приспосабливаясь к рельефу местности.

При необходимости обеспечения свободного внут­реннего пространства (на всех или некоторых этажах) и одновременного повышения жесткости здания применяются всевозможные каркасы с использованием балок-стенок или высоких ригелей в виде ферм (рис. 12.71).

Рис. 12.71. Каркасы с железобетонными балками-стенками и ригелями-фермами:

а-в - конструкции наружных стен в виде единой балки-стенки; г-з - ригели-фермы с расположением через этаж; и, к - ригели-фермы через два или три этажа

Вся конструкция наружных стен может быть выполне­на как единая балка-стенка, опирающаяся на колонны или портальные конструкции первого этажа. Такие балки на­ружных стен располагаются параллельно продольной оси здания (рис. 12.71 а), по периметру зданий при их фор­ме, близкой к квадрату (рис. 12.71 б), или пересекают здание в двух направлениях, образуя жесткую простран­ственную систему (рис. 12.71 в).

Ригели высотой в один этаж могут устанавливаться так, чтобы в уровне одного (через этаж) создавалось сво­бодное пространство. В этом случае они располагаются вдоль двух параллельных сторон здания, по всем четы­рем сторонам (рис. 12.71 г, д) или в виде пространствен­ной решетки (рис. 12.71 е).

Параллельные фермы высотой на этаж могут распо­лагаться по ширине здания вразбежку (рис. 12.71 ж) или перпендикулярно друг другу (рис. 12.71 з).

При расположении ригелей-ферм через два или три этажа по высоте дополнительные перекрытия устраива­ются на стойках по верхним поясам или подвешиваются к нижним поясам ферм (рис. 12.71 и, к).

Для некоторых производственных зданий целесооб­разно применять каркасы с межферменными этажами (рис. 12.72). Большие пролеты зданий (12, 18, 24 м) перекрывают рамно-раскосными или безраскосными железо­бетонными фермами. В пределах конструктивной высоты ферм устраивают помещения, в которых размещают инже­нерное оборудование и коммуникации. Они также служат бытовыми, складскими и другими вспомогательными по­мещениями. Высота межферменных этажей - от 2,4 до 3,6 м, а производственных этажей - 3,6; 4,8; 6,0 м.

Рис. 12.72. Решение многоэтажного здания с межферменными техническими этажами: а - фрагмент поперечного разреза; б - ферма-ригель безраскос­ная; в - ферма-ригель рамно-раскосная

Железобетонные фермы являются ригелями много­этажного каркаса, поэтому их жестко соединяют с колон­нами для образования рам в поперечном направлении. В продольном направлении каркас решается по связевой схеме с постановкой вертикальных металлических связей в каждом деформационном блоке здания.

Для зданий с межферменными этажами применяют плиты перекрытий двух типов. На верхний пояс ферм ук­ладывают П- или 2Т-образные ребристые плиты, посколь­ку они воспринимают нагрузку производственных поме­щений. На нижний пояс ферм опирают многопустотные или специальные санитарно-технические плиты со встро­енными светильниками и воздухораспределительными вентиляционными каналами.

Каркасы из монолитного железобетона . Условием применения монолитного железобетона для возведения каркасных зданий является, прежде всего, развитая тех­нологическая база: индустриальные унифицированные системы опалубок; наличие пластичных и удобоукладываемых бетонных смесей; применение бетононасосов и другого оборудования для подачи бетонной смеси на проектные отметки.

Достоинства монолитных каркасов проявляются в широких возможностях архитектурно-конструктивного формообразования:

Возможность проектирования самых разнооб­разных структур (рис. 12.73-12.75);

Вариантность шага колонн и формы их сечения;

Устройство в зданиях консолей, выступов, запа­дающих участков и других изменений формы;

Использование колонн (в т.ч. наклонных) и раз­личных ригелей, позволяющих улучшить условия работы конструктивной системы и вместе с тем придать зданию архитектурную выразительность;

Изменение высоты этажей в пределах одного здания.

Рис. 12.73. Монолитные железобетонные каркасы с главными и второстепенными балками: а - типы конструктивно-планировочных ячеек; б - схемы распо­ложения элементов; в - формы сечений колонн; г - формы глав­ных балок-ригелей переменного сечения; д - фрагменты разре­зов; 1 - колонна; 2 - главная балка; 3 - второстепенная балка; 4 - монолитная плита перекрытия

Рис. 12.74. Монолитные железобетонные каркасы с перекрытия­ми кессонного типа: а - конструктивно-планировочные ячейки; б - фрагмент разреза

Рис. 12.75. Разрез здания санатория с монолитным железобе­тонным каркасом

Монолитные каркасы проектируют рамными или рамно-связевыми (с устройством монолитных диафрагм жесткости).

В зависимости от решения ригелей (балок) монолит­ные каркасно-ригельные системы могут быть двух типов: с главными и второстепенными балками в разных направ­лениях; с балками одинакового значения в двух или трех направлениях (с перекрытиями кессонного типа).

В первом типе каркаса второстепенные балки опира­ются на монолитно связанные с ними главные балки, а те, в свою очередь, - на колонны (см. рис. 12.73). Компонов­ка второстепенных и главных балок в плане может быть различной (при продольном или поперечном их располо­жении). При выборе направления главных балок учитыва­ют назначение здания, пространственную жесткость кар­каса и др. требования.

Пролеты главных балок 6-9 (12) м, высота поперечного сечения 1/8-1/15 от пролета, а ширина - 0,4-0,5 высоты.

В каждом пролете главной балки располагают от од­ной до трех второстепенных балок. По осям колонн также располагают второстепенные балки. Их пролеты - 5-7 м, высота поперечного сечения - 1/12-1/20 от пролета, ши­рина - 0,4-0,5 от высоты.

Пролеты монолитной плиты перекрытия равны шагу второстепенных балок и составляют 2-3 м, а толщина пли­ты, в зависимости от нагрузки, выбирается в пределах 1/25-1/40 пролета и чаще всего составляет 80-100 мм.

Каркасы с частым расположением балок (1-2 м) в двух или трех направлениях с одинаковым шагом и высотой называют каркасами с кессонными перекрытиями (см. рис. 12.74). Их преимущества заключаются в сравнитель­но меньшей высоте перекрытия (балок) и высокой архитек­турной выразительности потолков общественных зданий.

К числу перспективных можно отнести суперкаркас­ную систему этажерочного типа (рис. 12.76), при кото­рой пространственная жесткость здания обеспечивается так называемым суперкаркасом, представляющим собой несколько коробчатых пилонов (стволов), соединенных между собой мощными ростверками в нескольких уров­нях по высоте здания. На ростверки (как на полки этажер­ки) опираются многоэтажные каркасы, которые могут иметь различные планировочные и конструктивные реше­ния. Каркасы этажерочного типа являются наиболее пер­спективными для зданий очень большой этажности (вы­сотных).

Рис. 12.76. Конструктивная схема каркаса этажерочного типа: а - схема фасада; б - схема типового этажа; в - схема роствер­ка; 1 - коробчатый пилон; 2 - ростверк; 3 - каркасно-ригельная структура

В последние десятилетия в технически развитых странах наблюдается повышенный интерес к сборно-монолитным конструкциям каркасов , в которых роль оставляемой опалубки выполняют тонкостенные железо­бетонные элементы. Применение таких конструкций, от­личающихся повышенной степенью индустриальности, позволяет существенно снизить трудоемкость и умень­шить сроки возведения зданий при сохранении всех ос­новных достоинств монолитных конструкций.

В сборно-монолитном варианте основные элементы каркаса - колонны и балки - бетонируются в тонкостен­ных опалубочных элементах коробчатого сечения. В зоне стыков выпуски арматуры из опалубочных элементов за- моноличиваются в процессе заполнения полостей колонн и балок бетонной смесью.

Элементы выполняются из обычного или преднапряженного бетона при толщине стенок 80-120 мм. При при­менении опалубочных элементов из обычного бетона мо­нолитное заполнение дополнительно армируется.

По способу возведения железобетонные каркасы подразделяют на сборные и монолитные.

Сборный железобетонный каркас многоэтажных зданий с балочными перекрытиями в поперечном направлении конструируют по рамной схеме, предусматривающей воспринятие всех вертикальных и горизонтальных нагрузок жесткими рамными узлами (связи в плоскости рам отсутствуют), а в продольном направлении, как правило, — по связевой схеме, при которой геометрическая неизменяемость системы обеспечивается связями и жесткими диафрагмами. Возможно также решение, когда узлы рам выполняют жесткими не только в поперечном, ной в продольном направлении, однако в конструктивном отношении такая схема весьма сложна.

Монолитные каркасы применяют редко и главным образом в зданиях с повышенными требованиями к общей жесткости и устойчивости (монолитные каркасы решаются рамными в обоих направлениях), при больших статических и динамических нагрузках на перекрытия.

В зарубежной практике монолитные каркасы имеют широкое распространение, несмотря на то, что они имеют высокую трудоемкость и большую продолжительность возведения, требуют большого расхода лесоматериалов на опалубку. И только необходимость придания отдельным зданиям особо высокой жесткости и устойчивости, а также свойственная монолитному железобетону возможность создания разнообразных архитектурно-конструктивных форм не позволяет отказываться от монолитных каркасов.

Основными конструктивными схемами каркасов из монолитного железобетона являются: с поперечными рамами и продольными второстепенными балками; с продольными главными и поперечными второстепенными балками; с расположенными по колоннам в обоих направлениях балками и с опертыми по контуру плитами большой площади; с безбалочными перекрытиями (рис. 43).

Наибольшей поперечной жесткостью обладает первая схема. Однако высокие ригели рам стесняют помещения по высоте, а часто расположенные второстепенные балки затеняют потолок и из-за них образуется застой загрязненного воздуха и газов.

Схема с безбалочными перекрытиями имеет наименьшую жесткость, но позволяет получать наименьшую высоту этажей при заданной высоте помещений и лучшее естественное освещение. Разница в высотах этажей зданий, возведенных по первой и последней схемам, может достигать 0,5м.

В целях более широкого применения стандартной инвентарной опалубки при возведении монолитных конструкций произведена унификация размеров монолитных фундаментов, колонн, балок и плит.

Фундаменты имеют размеры подошв от 150X1500 до 7200X6600 мм (кратные 300 мм) и высоту 1800, 2400 и 3000 мм (допускаются высоты 1500, 2100 и 2700 мм). Высоту ступеней рекомендуется принимать 300, 450 и 600 мм. Размеры подколенников кратны модулю 300 мм (от 900X900 до 1200X2700 мм).

Сечения колонн в диапазоне от 300X300 до 600X1200 мм изменяются по ширине через 100 и по высоте — через 100 и 200 мм. Если необходимо принять большие сечения, их ширина должна быть кратной 200 мм, а высота — 300 мм.
Для балок рекомендуются следующие размеры: ширина 150, 200, 300, 400, 500 мм и далее кратно 10 мм, высота — от 300 до 800 (кратная 100 мм), 1000, 1200 мм и далее кратно 300 мм. Отношение высоты сечения балки к ее ширине выбирают в пределах от 2 до 3.

Толщина плит изменяется: при толщине до 100 мм — на 10 мм, при толщине от 100 до 200 мм — на 20 мм, при толщине от 200 до 300 мм — на 50 мм, а при большей толщине — на 100 мм.

Элементы монолитного каркаса изготовляют из бетона марок 150, 200 и 300 и армируют сварными каркасами и сетками. Целесообразнее применять предварительно напряженные монолитные конструкции.

Сборные железобетонные каркасы подразделяют на балочные и безбалочные. Более распространены балочные каркасы, обеспечивающие зданию большую пространственную жесткость и устойчивость.

Для зданий с балочным каркасом разработаны унифицированные габаритные схемы и номенклатура сборных железобетонных конструкций (рис. 44). Параметры габаритных схем увязаны с габаритными схемами одноэтажных зданий в части привязки стен, колонн и температурных швов, что позволяет блокировать такие здания. Балочный каркас состоит из фундаментов, фундаментных балок, колонн, ригелей, плит и связей.

Фундаменты под колонны, как и в одноэтажных зданиях, применяют столбчатые с подколенниками стаканного типа. Колонны первого этажа устанавливают в стакан фундамента, верх которого располагают на отметке— 0,15 м.

Цокольные стеновые панели опирают на фундаментные балки, имеющие длину 4950 и 4450 мм.

В целях сокращения числа монтажных единиц и повышения эксплуатационной надежности зданий, основные колонны приняты укрупненными с разрезкой на 2 этажа (рис. 44, б). Для зданий с нечетным числом этажей предусмотрены дополнительные колонны на один верхний и средний этаж.

Рис. 44. Элементы балочного железобетонного каркаса:
а — унифицированные габаритные схемы; б — колонны: s — ригели перекрытий; г — плиты перекрытий

Сечения колонн — 400X400 и 400X600 мм. Рекомендуется принимать колонны постоянного сечения для всех этажей (кроме подвального), а также для крайних и средних рядов. Необходимая несущая способность колонн обеспечивается изменением сечения арматуры и марки бетона в соответствии с нагрузкой.

Для опирания и крепления ригелей в колоннах предусматривают консоли и закладные элементы. Колонны изготовляют из бетона марок 200—500 и армируют сварными каркасами.

В зависимости от вида опирания (по верху или на полку) ригели имеют прямоугольное сечение и прямоугольное с полками (рис. 44, в).

В первом варианте сечение ригеля принимают 300X800 мм, во втором ширину ригеля в уровне полок 650 мм, высоту 800 мм. Указанные сечения ригелей одинаковы для сеток колонн 6Х 6 и 6X9 ж. Длина ригелей в зависимости от пролета (6 или 9 м), высоты сечения колонн (400 или 600 мм) и величины зазора между ригелями и колоннами (обычно 60 мм) принята 4980, 5280, 5480, 7980, 8280 и 8480 мм.

Для сетки колонн 6X6 м ригели запроектированы из бетона марок 200—300, а для сетки колонн 6X9 м — из бетона марок 300—400 с обычной или предварительно напряженной стержневой арматурой.

Жесткость сопряжения колонн и ригелей обеспечивается сваркой опорных закладных элементов и выпусков арматуры, а также замоноличиванием узлов.

Плиты перекрытий приняты двух типов: основные шириной 1485 мм и доборные шириной 740 мм (рис. 44, г). Высота плит равна 400 мм, а толщина полки 50 мм. Основные плиты снабжены поперечными ребрами высотой 200 мм. Для варианта опирания на полки ригеля плиты имеют длину 5550 и 5050 мм (плиты, примыкающие к торцам и температурным швам).

Длина основных плит для варианта опирания по верху ригеля — 5950 мм (этот вариант применяется при больших нагрузках от крупноразмерного провисающего оборудования).
Плиты, укладываемые по осям средних рядов колонн при варианте опирания по верху ригелей, имеют по торцам вырезы для пропуска колонн. Доборные плиты, укладываемые по наружным рядам колонн, одинаковы для обоих вариантов перекрытий.

Крепление плит к ригелям осуществляют сваркой закладных элементов. Швы между плитами заполняют бетоном. Для изготовления плит применяют бетон марок 200—400 и обычную или предварительно напряженную стержневую арматуру.

Стыки колонн располагают выше перекрытия на 600 мм, если плиты опираются по верху ригелей, и на 1000 мм при опирании плит на полки. Стыкуют колонны путем приварки стержней-накладок к оголовкам колонн, образуемым уголками и пластинами. Устанавливают колонны на центрирующие прокладки. Зазор между торцами колонн зачеканивают жестким раствором марки 300 и после установки сеток по периметру замоноличивают бетоном. Конструктивные детали балочных каркасов приведены на рис. 45.

В продольном направлении здания в каждом ряду колонн в середине температурного отсека ставят связи портального типа. Плиты, укладываемые между колоннами, используют в качестве распорок, передающих горизонтальные усилия на соединенный связями блок. В этих плитах предусматривают закладные детали для соединения между собой и для крепления упорных уголков.

Рис. 45. Детали балочных каркасов многоэтажных зданий:

а —при опирании плит на полки ригелей; б — то же, по верху ригелей; в—соединение ригеля с колонной при опирании плит на полки ригелей; е — то же по верху ригелей; д — опирание плит на полку ригелей; е — то же, по верху ригелей: 1 — выпуски арматуры; 2 — закладные элементы в колонне и ригеле; 3 — то же, в плите; 4 — упорный уголок; 5 — накладки из стержней

Дополнительная жесткость здания в продольном направлении может быть обеспечена устройством продольных монолитных или сборных ригелей, уложенных вместо межколонных плит. Для опирания сборных продольных ригелей предусматривают стальные столики, привариваемые к закладным деталям колонн в уровне железобетонных консолей.

В конструктивном отношении верхние этажи, имеющие пролеты 12, 18 и 24 м и оборудованные кранами, не отличаются от одноэтажных зданий (сопряжение ригеля покрытия с колоннами — шарнирное).

Основные технико-экономические показатели железобетонных элементов балочного каркаса многоэтажного промышленного здания приведены в табл. 10.

Безбалочные каркасы многоэтажных зданий, применяемые для монтажа холодильников, складов и производств с повышенными требованиями к чистоте, состоят из следующих пяти конструктивных элементов: фундаментов, колонн, капителей, надколонных и пролетных плит. Сборные безбалочные каркасы по сравнению с балочными имеют примерно те же преимущества и недостатки, что и в монолитных вариантах.

Сетка колонн в безбалочных каркасах принята 6x6 м. Этажи обычно имеют одинаковую высоту, равную 3,6, 4,8 и 6 м. Элементы безбалочного каркаса показаны на рис. 46.

Колонны изготовляют сечением 400X400 мм и высотой на один этаж. Стыкуют колонны в пределах полости капителей, имеющих форму усеченной пирамиды размерами в плане 1750X1750 мм. Колонны первого этажа опирают на фундаменты с подколонниками стаканного типа.

Надколенные плиты приняты пустотными с полками для опирания пролетных плит. Размеры плит: длина 4800, ширина 2000 и толщина 300 мм. Пролетные плиты также проектируют пустотными толщиной 160 мм и размерами в плане 4250x4250 мм.

Капители прикрепляют к колоннам сваркой закладных элементов. В обоих направлениях по осям сетки на капители укладывают надколон-ные плиты, скрепляемые между собой арматурными стержнями, которые приваривают к закладным элементам (рис. 46, е).

Надколонные плиты соединяют с капителями сваркой. Пролетные плиты опирают на полки надколенных плит и скрепляют с ними сваркой закладных элементов. Верхняя часть отверстия капителей и пространство между торцами надколенных плит образуют стаканы, куда должны вставляться колонны следующего этажа. Оставшиеся зазоры предусмотрено заполнять бетоном на мелком гравии, создающим жесткий стык.

1. Сборно-монолитный каркас

1.1. Технология сборно-монолитного каркаса

Сборно-монолитный каркас имеет смешанную конструктивную схему с продольными и поперечными ригелями. Он предназначен для применения в строительстве многоэтажных жилых, общественных и вспомогательных зданий, промышленных предприятий, многоэтажных гараже, с высотой этажа от 2 до 12 метров с неагрессивной средой, возводимых в 1-5 районах России по весу снегового покрова и 1-6 районах по скоростному напору ветра.

Каркас вписывается практически в любые архитектурно-планировочные решения. Универсальное оборудование для формования элементов каркаса позволяет изготавливать их различных длин и сечений. Конструкция элементов каркаса, их размеры, структура армирования рассчитываются индивидуально для каждого конкретного проекта исходя из этажности здания, планировки этажей, состава нагрузок и т.п., что позволяет в конечном итоге оптимизировать расход материалов и уменьшить стоимость квадратного метра здания.

Сборно-монолитный каркас конструктивно состоит из трех основных железобетонных элементов: колонн, ригелей и пустотных плит. Дополнительно, по результатам расчета в каждом конкретном случае, в него могут включаться диафрагмы и связи жесткости.

1.2. Колонны

Колонны выполняются секционными. В зависимости от места (этажа) установки секции колонны подразделяются на нижние, средние и верхние, с уменьшением площади сечения по мере роста этажа.

Длина секции колонны ограничивается технологическими возможностями транспортировки и монтажа, а именно 12 метрами. Секции колонн стыкуются между собой специальным разъемом «штепсельного» типа без применения сварки. В каркасе малоэтажных (до 12 метров) зданий устанавливаются безстыковые колонны. Сопряжения колонн с ригелями и сборно-монолитными перекрытием производится с помощью соединительных элементов без применения сварочных работ. Для этого в местах примыкания плиты перекрытия и ригеля тело колонны лишено бетона, что позволяет в процессе сборки каркаса пропускать арматуру ригелей сквозь колонну. При омоноличивании сопряжения образуется жесткий узел, обеспечивающий устойчивость каркаса.

1.3. Ригели

Ригели изготавливаются из железобетона с предварительно напряженной арматурой. Сечения ригелей выбираются в диапазоне от 20 до 60 см, в зависимости от места их установки. При этом ширина ригеля принимается равной ширине колонны примыкания, его высота рассчитывается в зависимости от воздействующих на ригель нагрузок. В верхних зонах ригелей конструктивно выполнены выступающие замкнутые хомуты, обеспечивающие с помощью соединительных элементов связь ригеля со сборно-монолитной плитой перекрытия. После омоноличивания плиты перекрытия возникает тавровое рабочее сечение, где сборный ригель является ребром тавра, а его верхней полкой служит примыкающий участок плиты перекрытия.

1.4. Сборно-монолитные перекрытия

Сборно-монолитные перекрытия состоят из сборных пустотных плит толщиной 220 мм, которые опираются на ригеля. В пустоты плит заводится рабочая арматура, после чего узел «ригель-плита» омоноличивается. В результате получается жесткий монолитный диск перекрытия.

Преимущества СМКД перед монолитным домостроением:

Главными преимуществами перед монолитным домостроением являются:

· скорость возведения сооружений (бригада из 10 человек способна за месяц смонтировать до 5000 м 2 застраиваемых площадей);

· возможность вести работы в зимний период с той же скоростью, что и в летний;

· стоимость каркасного домостроения на 10-15% ниже, чем монолитного.

Стык колонна-ригель

Опирание плиты на ригель

2. Монолитный каркас

В современных рыночных условиях из существующих технологий возведения зданий и сооружений наиболее перспективным является монолитное строительство.

Монолитное домостроение – это такой вид строительства, при котором, в качестве основного материала применяется монолитный бетон. Бетонирование конструкций осуществляется в крупносборной опалубке, а процессы приготовления, транспортировки и укладки бетонной смеси автоматизированы и механизированы.

Монолитноестроительство обеспечивает практически "бесшовную" конструкцию. Благодаря этому повышаются показатели тепло- и звуконепроницаемости. В то же время, конструкции более долговечны.

Рассчитывают и конструктируют здания из монолитного железбетона по общим правилам строительной механики, теплофизики, акустики, с учетом требований соответствующих разделов СНИП.

Монолитные здания дают равномерную осадку здания (что позволяет проводить качественные отделочные работы практически сразу же после возведения дома), перераспределяя нагрузку и предотвращая появление трещин. На них гораздо меньше влияют осадки, здесь нет стыков между плитами, которые традиционно считаются самым слабым местом панельных домов. Благодаря этому повышаются показатели тепло- и звуконепроницаемости. Срок эксплуатации здания увеличивается 100 - 150 лет.

2.1. Технология монолитного строительства

Процесс монолитного строительства состоит из следующих основных этапов:

· Устройство арматурного каркаса
· Установка опалубки
· Заливка бетона
· Прогрев (в зимнее время)
· Уход за бетоном
· Снятие опалубки

Достоинства монолитного домостроения:

· Возможность строительства зданий и сооружений любой конфигурации и формы, создание свободной планировки помещений
· Высокая огнестойкость конструкций
· Высокая сейсмостойкость
· Монолитные здания легче кирпичных на 15-20%. Существенно уменьшается толщина стен и перекрытий. За счет облегчения веса конструкций уменьшается материалоемкость фундаментов, соответственно удешевляется устройство фундаментов.

Монолитное домостроение – это возможность с минимальными затратами получить разнообразные решения, повысить эксплутационные качества зданий.

Упрощенно технология возведения стен из монолитного бетона состоит в следующем: непосредственно на стройплощадке монтируются специальные формы – опалубки, повторяющие контуры будущего конструктивного элемента, например колонны, стен и т.д. в которые устанавливается по проекту арматура и заливается конструкционный бетон. После затвердевания бетона, получается готовый конструкционный элемент здания.

Но даже такой прогрессивный метод как монолитное строительство, не позволяет строить эффективно без использования необходимого современного оборудования - опалубки, которая является формой, неким конструктором для бетонных конструкций различного очертания и назначения. Одной из самых надежных опалубочных систем на постсоветском пространстве, по праву считается опалубка «Гипро» Украина. Опалубка компании «Гипро» использовалась при строительстве таких объектов, как: строительство завода по переработке жидких радиоактивных отходов в Чернобыле (проект «Укрытие»), пункт регулирования движения судов на мысе Очаковском (вертикально радиусные поверхности), а также десятки жилых домов, промышленных предприятий и общественных зданий.

Опалубка ГИПРО предназначена для формования вертикальных поверхностей (фундаментов, колонн различного сечения, пилонов, внутренних и внешних прямых и криволинейных стен), перекрытий, лифтовых шахт.

Опалубочная система ГИПРО включает щиты "Крупнощитовой" и "Мелкощитовой" серий. "Крупнощитовая" серия предназначена для кранового монтажа, ее целесообразно использовать при давлении бетонной смеси до 40 кН/м 2 . Каркас щитов изготовлен из стального профиля, на который нанесено многослойное лакокрасочное покрытие, рабочая поверхность щитов выполнена из влагостойкой ламинированной фанеры толщиной 18 мм. В систему опалубки также включены угловые элементы (внутренние и внешние фиксированные прямоугольные и варьируемые, щиты с регулируемой радиусностью, а также различные элементы, предназначенные для сборки, установки и обслуживания опалубки - телескопические стойки, балки, талрепы, штанги, кронштейны, замки, домкраты, стяжки, мостики, подъемные петли и т.д.

Долговечность (или другими словами - оборачиваемость) фанерных щитов опалубки составляет до 30 циклов.

3. Конструирование монолитных и сборно-монолитных зданий

В зависимости от технологии возведения здания, способов разбивки его на захватки и применения одного или двух видов бетонов возможна различная последовательность бетонирования поперечных и продольных монолитных стен.

Вертикальное соединение сопрягаемых стен возможно трех типов: торцовое, фронтальное, фронтально-торцовое.

При торцовом соединении (рис. 1, а, б, в ) между щитами опалубки устанавливают вертикальный отсекатель в виде щита, с помощью которого можно выполнить торец любой формы (гладкий, со шпонками, волнистый), и через специальные вырезы за грани внутренних стен пропускают горизонтальную арматуру.

При фронтальном соединении (рис. 1 г, д, е ) в местах примыкания монолитных стен ортогональных направлений на плоскости крупнощитовой опалубки устанавливают шпонкообразователи.

При фронтально-торцовом соединении (рис.1 ж ), применяемом при использовании в сопрягаемых стенах бетонов разных видов или классов по прочности на сжатие, между щитами опалубки внутренних стен в месте их примыкания к опалубке наружных стен устанавливают разделяющую мелкоячеистую сетку. Как правило, сетка устанавливается на пространственном арматурном каркасе, который находится на пересечении наружной и внутренней стен. Наружные стены бетонируют на всю высоту этажа, затем бетонируют внутренние стены.

Рис. 1 Вертикальные торцевые (а - в ), фронтальные (г - е) и фронтально-торцевые (ж ) узлы

а - установка опалубки поперечных стен; б - вид торца поперечной стены и шпонками; в, е, ж - общий вид соединения поперечных и продольных стен; г - устройство арматурных каркасов со шпонкообразователями между щитами опалубки; д - устройство арматурных выпусков в шпонке

1 - щиты опалубки; 2 - разделительный торцевой щит; 3 - поперечная стена; 4 - вертикальный арматурный каркас; 5 - арматурные горизонтальные стержни; 6 - продольная стена; 7 - шпонкообразователь из пенополистирола, 8 - разделительная сетка

Узлы сопряжения плит перекрытия с монолитными стенами в зависимости от способа передачи сжимающих усилий и типа плит перекрытий рекомендуется проектировать контактными, платформенными или комбинированными.

В контактном узле сжимающие усилия передаются только через монолитный бетон несущей стены. В контактном узле можно применять монолитные (рис. 2, а , 3, а ), сборные (рис. 2, в - 2, е , 3, в - 3, е ) и сборно-монолитные (рис. 2, б и 3, б ) перекрытия, включающие сборные плиты-скорлупы, которые выполняют функции оставляемой опалубки. Сборные плиты перекрытий рекомендуется заводить за грань стены на величину не более 2 см. До замоноличивания стыка сборные элементы перекрытий должны опираться на временные опоры.

Рис. 2. Контактные узлы внутренних монолитных стен

а - при монолитных перекрытиях; б - при сборно-монолитных перекрытиях со сборными скорлупами, выполняющими функции оставляемой опалубки; в - при сборных сплошных плитах перекрытия и связях посредством сварки выпусков; г - то же, при петлевых связях; д - при сборных многопустотных плитах перекрытия и связях посредством сварки выпусков; е - то же, при петлевых связях

1 - монолитная стена; 2 - монолитное перекрытие; 3 - технологический шов; 4 - арматура плиты; 5 - сборная скорлупа, выполняющая функции оставляемой опалубки; 6 - опорная арматура сборно-монолитной плиты; 7 - сборная сплошная плита; 8 - сварные связи плит; 9 - горизонтальная арматура в виде отдельных стержней; 10 - петлевые связи; 11 - сборная многопустотная плита; 12 - заглушка

Рис. 3. Контактные узлы наружных монолитных стен

а - при монолитных плитах перекрытия; б - при сборно-монолитных плитах перекрытия со сборными скорлупами, выполняющими функции оставляемой опалубки; в - при сборных сплошных плитах перекрытия и связях со стенами посредством отдельных стержней; г - то же, при петлевых связях; д - при сборных многопустотных плитах перекрытия и связях со стенами посредством отдельных стержней; е - то же, при петлевых связях

В платформенном узле сжимающие усилия передаются через опорные участки плит перекрытий (рис. 4, а - 4, д ).

Для организации платформенного узла могут применяться сборные (рис. 4, а - 18, г ) и сборно-монолитные перекрытия (рис. 4, д ), включающие сборные плиты-скорлупы, выполняющие функции оставляемой опалубки.

Рис.4.Платформенные узлы внутренних монолитных стен

а - при сборных сплошных перекрытиях и связях посредством сварки закладных деталей; б - то же, при связях посредством сварки выпусков; в - при сборных многопустотных плитах перекрытия с заделкой пустот бетонными пробками и связях посредством сварки монтажных петель или скруток; г - то же, с «усиленными» торцами плит перекрытия; д - при сборно-монолитных перекрытиях со сборными скорлупами, выполняющими функции оставляемой опалубки

1 - 12 - см. рис. 2; 13 - растворный шов; 14 - бетонная пробка; 15 - связи многопустотных плит (отдельные стержни, приваренные к монтажным петлям или скрутки)

Комбинированные узлы (рис. 19 - 21) образуются сочетанием контактного и платформенного узлов.

Рис. 5. Комбинированные узлы внутренних монолитных стен

а - при плитах со вскрытыми пустотами и связями посредством сварки монтажных петель или скруток; б - то же, при сочетании в узле торца со вскрытыми пустотами и «усиленного» торца; в - то же, при связях в виде каркасов замоноличиваемых в пустотах; г - то же, при вертикальном армировании узла; д - то же, при связях посредством выпусков; е - то же, при сочетании торца со вскрытыми пустотами и «усиленного» торца; ж - при сборно-монолитных перекрытиях со скорлупами, выполняющими функции оставляемой опалубки; з - то же, при вертикальном армировании узла

1 - 15 - см. рис. 2, 4; 16 - монтажные петли; 17 - связи многопустотных плит в виде плоских каркасов замоноличенных в пустоты; 18 - горизонтальная арматура в виде плоского каркаса

Рис. 6. Комбинированные узлы наружных монолитных стен со сборными многопустотными и сборно-монолитными перекрытиями

(1 - 18 - см. рис. 2, 4, 5)

а - при многопустотных плитах перекрытия со вскрытыми пустотами и связями в виде отдельных стержней, приваренных к монтажным петлям, или скруток; б в - то же, при торце со вскрытыми пустотами и связями в виде отдельных стержней арматурных выпусков из плит; г - то же, при «усиленном» торце; д - то же, при торце со вскрытыми пустотами и связями в виде каркасов, замоноличиваемых в пустотах; е - то же, при торце заделанном бетонными пробками и связями в виде отдельных стержней, приваренных к монтажным петлям; ж - при сборно-монолитном перекрытии

Рис. 7.Комбинированные узлы монолитных стен со сборными сплошными плитами перекрытий

а - при прерывистом опирании и связях посредством сварки выпусков; б - то же, при петлевых связях; в, г - при непрерывном опирании и связях в виде отдельных стержней, приваренных к закладным деталям плит или арматурных выпусков;д - при прерывистом опирании и связях в виде

отдельных стержней (арматурных выпусков плит);

е - то же, при петлевых связях

Для повышения несущей способности контактных и комбинированных узлов железобетонных стен допускается предусматривать установку в узле вертикальной арматуры.

При многопустотных плитах перекрытия в случае вертикального армирования узлов необходимо предусматривать также горизонтальное армирование каркасами с продольной арматурой диаметром 10 мм класса А-III, устанавливаемыми в пустотах (рис. 5, г ) в количестве не менее двух на плиту.

В контактных и комбинированных узлах, приведенных на рис. 7, а , б, д, е, и в платформенных узлах по верху плит растворные швы не применяются. В остальных случаях применение растворного шва под плитами перекрытия обязательно. Полость между торцами плит следует замоноличивать только бетоном, из которого выполняется стена.

Марка раствора определяется расчетом и принимается во всех случаях не более 150 и не менее 50 - в случае производства работ при положительных температурах и не менее 100 - в случае производства работ при отрицательных температурах. При применении узлов с вертикальным армированием (см. рис. 5, г ) плиты перекрытия (сборные плиты-скорлупы) рекомендуется укладывать на раствор.

В узлах сопряжения плит перекрытия с монолитными стенами рекомендуется предусматривать стальные связи плит перекрытия между собой и со стенами, стен смежных этажей между собой, а также горизонтальное конструктивное армирование узлов в продольном направлении.

При монолитных и сборно-монолитных плитах со сборными скорлупами, выполняющими функции оставляемой опалубки, функции связей плит между собой и со стенами, а также горизонтального армирования узла выполняет опорная арматура плит перекрытий (см. рис. 2, а , б ; 3, а, б ; 4, д ; 5, ж ; и 6, ж ).

Сборные плиты перекрытия рекомендуется соединять между собой посредством сварки выпусков (см. рис. 2, в , д ; 4, б ; 5, д, е ; 7, а ), закладных деталей (см. рис. 4, а ), монтажных петель (см. рис. 4, в, г ; 5, а, б ), бессварных соединений посредством перехлеста петлевых выпусков (см. рис. 16, г ; 7, б ), а также арматурных каркасов замоноличиваемых в пустотах многопустотных плит (см. рис. 5, в, г ).

Сборные плиты перекрытий соединяются с монолитными стенами при одностороннем сопряжении посредством анкеров в виде отдельных стержней (см. рис. 3, в,д, 6, а , б , в , г , е ; 7, в , г, д ), петлевых выпусков (см. рис. 3, г , е ; 7, е ) или арматурных каркасов, замоноличиваемых в пустотах многопустотных плит перекрытия (см. рис. 6, д ).

При бессварных петлевых связях сборных плит перекрытия горизонтальная арматура, устанавливаемая в межпетлевом пространстве, служит для усиления анкеров петлевых выпусков и назначается в количестве четырех стержней (см. рис. 2, г , е ) при плитах перекрытия, защемленных на опорах (контактные узлы), и в количестве двух стержней (см. рис. 7, б ) - при свободно-опертых плитах (комбинированные узлы). При соединении их со стенами во всех случаях устанавливаются два горизонтальных стержня (см. рис. 3, г , е ;7, е ).

Горизонтальное армирование узлов в продольном направлении при сборных плитах перекрытия, за исключением варианта с петлевыми связями, рекомендуется производить плоскими каркасами или отдельными стержнями. Горизонтальная конструктивная арматура назначается диаметром 10 мм класса А-III.

Связи бетонных несущих стен смежных этажей выполняют посредством перепуска конструктивной арматуры, устанавливаемой в местах их пересечения. При сборных плитах перекрытия, имеющих непрерывное опирание на стены, перепуск арматуры производится отдельными стержнями, устанавливаемыми по оси стены.

Во избежание коррозии соединительных деталей в дальнейшем их обетонировают, покрывают антикоррозийными составами или выполняют из нержавеющей стали.

Колонны каркаса одноэтажных промышленных зданий можно подразделить на две группы: применяемые в пролетах без мостовых кранов и в пролетах с мостовыми кранами. По положению в здании колонны делятся на крайние (пристенные) и средние, устанавливаемые на стыке двух пролетов.

Сборные железобетонные типовые колонны. Их вес колеблется в пределах от 1,8 до 7,9 т. Высоту колонн принимают с учетом возможности заделки нижнего конца в фундамент на 900 мм. Колонны средних рядов (при сечении их 400 X 400 мм) в верхней части имеют уширение (оголовок) для опирания на него с двух сторон несущих конструкций покрытия. При больших размерах сечения колонн оголовок не делается.

Сборные железобетонные колонны для зданий, оборудованных мостовыми кранами, состоят из двух частей надкрановой и подкрановой. Надкрановая часть служит для опирания несущих элементов покрытия и называется надколонником. Подкрановая часть несет нагрузку от надколонника и от подкрановой балки, по которой движутся мостовые краны. В зависимости от конструкции подкрановой части эти колонны можно подразделить на одноветвевые (консольные) и двухветвевые(ступенчатые). Крайние колонны имеют консоли и уступы с одной стороны, средние - с двух сторон.

Типовые одноветвевые колонны имеют прямоугольное поперечное сечение и предназначены для зданий с расположением головки подкрановых рельс на высоте 6,15, 6,95 и 8,15 м от уровня пола, при грузоподъемности крана от 10 до 20 г. Вес колонн составляет от 5 до 9 т.

Двухветвевые колонны применяют для зданий с высотой расположения головки подкрановых рельс над уровнем пола 8,15, 9,65, 11,45, 12,65 и 14,45 м при шаге средних колонн 12 м и грузоподъемности кранов от 10 до 50 т. Сечение ветвей колонны - прямоугольное. Ветви подкрановой части соединены между собой горизонтальными железобетонными связями.

Для крепления других элементов каркаса, а также технологического и санитарно-технического оборудования, в колонны при их изготовлении закладывают специальные стальные детали.

Для выверки положения колонн при монтаже на поверхности их нанесены риски - треугольные вертикальные канавки. Риски делают на верхнем и нижнем концах колонны (против верха фундамента) на всех четырех гранях, и, кроме того, на боковых гранях консолей.

Связи. Колонны и основные несущие элементы покрытий образуют систему поперечных рам. Для обеспечения пространственной жесткости здания между этими рамами создают систему связей. Связи можно подразделить на вертикальные (устанавливаемые в вертикальных плоскостях) и горизонтальные (располагаемые в плоскостях верхнего или нижнего поясов стропильных ферм или балок).

Для устойчивости колонн в продольном направлении и, в частности, для восприятия инерционных сил при торможении мостовых кранов, между колоннами в продольных рядах устраивают вертикальные диагональные связи. Эти связи размещают в середине каждого температурного блока. Они бывают крестовые и портальные. Портальные связи менее стесняют внутрицеховой транспорт. Между фермами, в плоскости их верхнего пояса, устанавливают горизонтальные стальные связи. Между узлами всех остальных ферм ставят железобетонные распорки.

При устройстве покрытия по прогонам, в крайних ячейках температурных блоков на всю ширину здания, под прогонами устраивают стальные горизонтальные связи крестовой системы.

Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий

Каркас одноэтажного промышленного здания состоит из колонн, фундаментов под ними, несущих элементов покрытия и связей. Кроме того, в состав каркаса входят (при наличии их в здании) - подкрановые, фундаментные и обвязочные балки. В каркасах зданий большой протяженности предусматривают температурные швы, располагаемые не более чем через 60 м. Эти швы конструктивно решаются установкой сдвоенных колонн. Они делят каркас здания.

Все сборные железобетонные элементы каркаса при изготовлении снабжаются стальными закладными деталями для сварки или сбалчивания их при монтаже, а также монтажными петлями (или отверстиями) для строповки при подъеме конструкций кранами.

Во избежание коррозии соединительных деталей в дальнейшем их обетонивают, покрывают антикоррозийными составами или выполняют из нержавеющей стали.

Фундаменты под колонны. Под колонны каркаса устраивают отдельно стоящие железобетонные фундаменты стаканного типа.

Сборные железобетонные фундаменты устраивают, как правило, в виде одного блока, представляющего собой стакан с плитой. Вес таких блоков колеблется от 1,65 до 4,7 т.

При тяжелых нагрузках применение сборных фундаментов, состоящих из одного блока, становится нецелесообразным, ввиду их большого веса. В этих случаях фундаменты делают расчлененными и соединяют между собой при монтаже их отдельные элементы сваркой закладных деталей или замоноличиванием. Подколонники и плиты имеют вертикальные отверстия круглой или овальной формы, вследствие чего при наложении плит друг на друга образуются сквозные колодцы. Для замоноличивания фундамента колодцы его средней зоны заполняют бетоном, с предварительной установкой в них арматурных стержней или каркасов. В отдельных случаях, при соответствующем технико-экономическом обосновании, применяют монолитные ступенчатые, фундаменты стаканного типа, выполняемые на месте.

Блоки сборных фундаментов устанавливают на щебеночную подготовку толщиной 100 мм; при влажных грунтах подготовку делают из бетона марки 50.

Верхнюю плоскость фундамента, как правило, располагают на 150 мм ниже отметки чистого пола, что дает возможность произвести обратную засыпку земли в котлованы до начала монтажа колонн. Если при этом глубина заложения подошвы фундамента в силу грунтовых условий (или по условиям заглубления технологического оборудования) окажется недостаточной, то фундамент устанавливают на бетонную подушку. Высота фундаментов, состоящих из нескольких рядов элементов, может регулироваться введением дополнительных рядов. При необходимости очень глубокого заложения фундаментов применяют иногда колонны увеличенной высоты.

Для передачи нагрузок от наружных и внутренних стен на фундаменты колонн каркаса применяют фундаментные балки .

Сборные железобетонные балки для шага колонн 6 и 12 ж имеют в поперечном сечении форму тавра. Высота их равна 400 или 600 мм, а ширина поверху - 300 или 400 мм. В зависимости от длины балки бывают: основные и укороченные (применяемые при укороченном шаге, например, около температурных швов).

Под наружные стены фундаментные балки укладывают с выносом за грани колонн, а под внутренние их располагают между колоннами по осевым линиям. При укладке верхнюю грань фундаментных балок устанавливают на уровне 30 мм ниже пола помещения, который располагают на 150 мм выше спланированной вокруг здания поверхности земли. Поверх фундаментных балок устраивают гидроизоляцию из двух слоев рулонного материала на мастике.

Балки устанавливают непосредственно на уступы фундаментов колонн или на бетонные столбики, опирающиеся на эти уступы.

Несущие конструкции покрытий.

Железобетонные фермы.

Основные параметры и размеры

1. Стропильные фермы подразделяют на типы:

· ФС - раскосные сегментные для покрытий со скатной кровлей;

· ФБС - безраскосные сегментные для покрытий со скатной кровлей;

· ФБМ - то же, для покрытий с малоуклонной кровлей;

· ФТ - безраскосные треугольные для покрытий со скатной кровлей.

2. Подстропильные фермы подразделяют на типы:

· ФПС - для покрытий со скатной кровлей;

· ФПМ - для покрытий с малоуклонной кровлей;

· ФПН - то же, с предварительно напряженными стойками ферм;

· ФП - для покрытий из плит длиной на пролет.

Фермы длиной 8960 мм и более изготовляют предварительно напряженными, а длиной 5960 мм - с ненапрягаемой арматурой. Фермы длиной 8960 мм допускается изготовлять с ненапрягаемой арматурой.

Характеристики

Фермы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 13015.0:

· по показателям фактической прочности бетона (передаточной, отпускной и в проектном возрасте);

· по морозостойкости бетона, а для ферм, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивной газообразной среды, - также по водонепроницаемости бетона;

· по средней плотности легкого бетона;

· к маркам сталей для арматурных и закладных изделий, в том числе для монтажных петель;

· по толщине защитного слоя бетона до арматуры;

· по защите от коррозии.

Рама железобетонная

Рама - железобетонная конструкция, состоящая из колонн жестко закрепленных в фундаментах и балок.

Рама – это пространственная либо жесткая стержневая система, в которой элементы (ригели, стойки) жестко между собой соединяются. Соединяться элементы могут во всех либо в некоторых узлах. Деревянные, железобетонные и металлические рамы служат несущими конструкциями эстакад, мостов, зданий, иных сооружений, а также они могут являться несущими элементами установок либо машин.

Оболочки перекрытия.

Перекрытие-оболочка - строительная конструкция перекрытий зданий и сооружений. В архитектурной практике используются выпуклые, висячие, сетчатые и мембранные оболочки из железобетона, металлов, древесины, полимерных, тканых и композиционных материалов.

Оболочки со сферической поверхностью могут собираться из плоских квадратных плит. Скорлупа оболочки в этом случае приобретает форму многогранника с ромбическими гранями, вписанного в сферическую поверхность. Квадраты плит дополняются до ромбов за счет небольших изменений в ширине швов.

Плиты с диагональными ребрами высотой 0,2 м подразделяются на рядовые, угловые и крайние. Угловые и крайние плиты по контуру оболочки снабжены усиленными контурными ребрами.

Бортовые элементы в виде сегментных ферм состоят из верхнего пояса, образованного контурными ребрами плит, нижнего пояса - затяжки из пучков высокопрочной арматуры в железобетонной обойме - и раскосов.

Сборка оболочки производится на стальных кружалах, перемещаемых в собранном виде из пролета в пролет. При монтаже плиты устанавливаются на кружала в проектное положение и соединяются между собой путем сварки выпусков арматуры и замоноличивания швов.

Контурные ребра связываются петлевыми стыками. Нижняя часть фермы собирается на монтажной площадке, подводится под оболочку и соединяется с верхним поясом путем замоноличивания петлевых выпусков в пазах контурных ребер.

Бортовые фермы смежных оболочек объединяются общей затяжкой.

Стены из крупных панелей.

В современном строительстве наиболее индустриальны стены из крупных панелей.

В зависимости от разных признаков стеновые панели подразделяют на отдельные виды: по месту положения в стене на рядовые, простеночные, перемычечные, парапетные, карнизные и цокольные; по расположению в плане - на рядовые и угловые; по теплотехническим свойствам - на утепленные, применяемые в отапливаемых зданиях, и неутепленные для неотапливаемых зданий; по разрезке - на полосовые, одно- идвухмодульные; породу материалов - на железобетонные, металлические и асбестоцементные.

Рис. 1. Фрагмент фасада и разрез стены из крупных панелей

Наибольшее применение в современных промышленных зданиях имеют навесные панели.

Железобетонные панели изготовляют как утепленными, так и неутепленными. Утепленные панели применяют для устройства стен одно- и многоэтажных отапливаемых каркасных зданий с шагом пристенных колонн б и 12 м. Эти стеновые панели изготовляют следующих видов: сплошные-из ячеистых или легких бетонов, трехслойные- из двух железобетонных плит, со слоем минераловатного утеплителя. Сплошные панели из ячеистых бетонов выполняют однослойными. Толщина панелей 200, 240 и 300 мм. Панели толщиной 200 и 240 мм применяют только для навесных стен с ленточными проемами, а толщиной 300 мм -для самонесущих стен. Панели из ячеистых бетонов, как и все виды других утепленных панелей, имеют номинальную высоту 1,2 и 1,8 м.

Рис. 2. Стеновые панели: а - из ячеистых бетонов; б - из легких бетонов; в - из тяжелых бетонов (трехслойная); г - железобетонная ребристая для неотапливаемых зданий; д - металлическая с утеплителем

Неутепленные панели применяют для устройства стен неотапливаемых каркасных промышленных зданий с шагом пристенных колонн 6 и 12 м. Панели изготовляют в виде ребристых железобетонных плит длиной 6 и 12 м, высотой 1,2 и 1,8 м. Панели длиной 6 м имеют сетку ребер одинаковой высоты -120 мм и полку между ребрами толщиной 30 мм. При ширине 1,2 и 1>8 м такие панели различаются количеством продольных ребер.

Панели длиной 12 м имеют по контуру ребра высотой 300 мм и пять промежуточных поперечных ребер меньшей высоты. Полка панели между ребрами имеет толщину 30 мм. Такие панели изготовляют с предварительным напряжением продольных ребер, а поперечные ребра и полку панели армируют плоскими сварными каркасами и сетками. Панели длиной 6 м полностью армируют плоскими сварными каркасами и сетками.

Неутепленные панели применяют только в ненесущих стенах с ленточными проемами. Железобетонные панели длиной в основном 6 м используют также для изготовления трехслойных утепленных панелей. Материал для их изготовления, армирование, заполнение швов между панелями при их монтаже в основном такие же, как и в утепленных трехслойных железобетонных панелях.