[1]Заявленная полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно, к конструкции сборных каркасов зданий различного назначения.
[2]В последние годы актуальными вопросами в строительстве являются снижение стоимости и трудозатрат при строительстве многоэтажных зданий в районах крайнего севера. В этой связи проектировщики и строители вынуждены искать новые, нестандартные решения и усовершенствовать уже имеющиеся. На сегодняшний день известны различные проектные решения жилых зданий (панельные, кирпичные, монолитные и другие), но все они имеют ряд существенных недостатков при строительстве в районах крайнего севера. Серии панельных жилых зданий устарели и требуют больших капитальных вложений для организации местного, современного крупнопанельного производства. Строительство кирпичных зданий подразумевает большие сроки строительства, что в конечном счете увеличивает стоимость строительства в условиях крайнего севера и малой продолжительности теплого периода. Строительство монолитных зданий требует специальной дорогостоящей оснастки и, кроме того, в условиях холодной зимы требуются значительные затраты на прогревание бетона.
[3]Заявленная полезная модель направлена на создание конструктивной каркасной системы для строительства многоэтажных жилых и общественных зданий различного назначения, отличающаяся простотой и надежностью конструкции и технологичностью при изготовлении, сборке и монтаже, адаптированной под строительство жилья эконом класса под федеральную программу переселения из ветхого и аварийного жилья в районах крайнего севера.
[4]Известно конструктивное решение «Сборно-монолитный железобетонный каркас рамно-связевой конструкции РАСК» (патент России RU №87435 U1, МПК E04B 1/18, 23.06.2009 г.). Сборно-монолитный железобетонный каркас принят рамно-связевой и предусматривает устройство рам в продольном направлении и диафрагм жесткости в поперечном направлении, при этом сборные элементы каркаса выполнены простой прямоугольной формой с геометрическими параметрами, кратные размеру стандартного кирпича, причем колонны имеют квадратное сечении 40×40 см, ригели наружные квадратного сечения 40×40 см, ригели внутренние 40×60 см, кроме того, шаг колонн принят менее 6-ти метров, сами колонны выполняются сборными железобетонными с укрупненной разрезкой по высоте до 3-х этажей, а стыки осуществляются сваркой закладных деталей с использованием соединительных стержней, при жесткость диска перекрытий повышена за счет устройства монолитных участков по осям колонн в продольном и поперечном направлениях, а при закладке стен низ ригеля наружных рам соответствует верху оконного проема, а низ ригеля внутренних рам - верху дверного проема, при этом опирание ригелей принято на консоли колонн.
[5]Известно конструктивное решение «Сборный железобетонный каркас многоэтажного здания» (патент России RU №135668 U1, МПК E04B 1/20, 06.06.2013 г.). Сборный железобетонный каркас включает несущие колонны, ригели, шарнирно соединенные с ними в уровне перекрытия с образованием замкнутых ячеек, плиты перекрытия, выполненные многопустотными толщиной 160 мм и опирающимися на ригели с поперечным армированием в опорной зоне в виде П-образных сеток, образующих замкнутый контур, вертикальные несущие пластины ригеля установлены под углом, а по всей длине наклонных граней ригеля выполнены углубления круглой формы с фасками для образования шпонок. В несущей колонне выполнены гнезда с установленной в них консолью в виде опорного столика, на который опираются навесные наружные панели, а в нижних частях колонн соединительные пластины приварены под наклоном.
[6]Данное конструктивное решение является наиболее близким к заявленной полезной модели, поэтому принято за прототип.
[7]Общим недостатком данных конструктивных решений являются применение сварочных работ при возведении строительных конструкций и работ по омоноличиванию стыковочных полостей строительных элементов.
[8]Основной технической задачей является создание унифицированного сборного железобетонного каркаса здания для строительства многоэтажных зданий различного назначения, обладающего невысокой материалоемкостью и высокой технологичностью сборки и производства в районах крайнего севера с возможностью монтажа здания при низких температурах до -40°C за счет уменьшения объемов и сроков работ при монтаже сборных строительных конструкций, исключающие сварочные и монолитные работы.
[9]Технический результат заключается в сокращении сроков строительства, снижении нагрузки на несущие конструкции, снижении материалоемкости, а так же трудозатрат при монтаже и изготовлении строительных элементов каркаса с максимальным использованием возможностей формовочного оборудования заводов железобетонных изделий.
[10]Решение поставленной технической задачи достигается тем, что сборный железобетонный каркас здания предназначен, в первую очередь, для производства конструкций в труднодоступных регионах нашей страны и в условиях крайнего севера на быстро развертываемых мини-заводах ЖБИ в условиях сезонности работы транспортных коммуникаций и предварительного завоза строительных материалов для производства ЖБИ (песок, щебень, арматура, цемент, закладные детали). Авторами заявленной полезной модели разработаны такие заводы с периодом их развертывания до 6 месяцев с необходимой мобильной инфраструктурой контейнерного и модульного типа, технологией производства изделий, системой сборки модулей и организации производства позволяющее изготовление сборных железобетонных изделий в близкой транспортной доступности от места строительства.
[11]Сборный железобетонный каркас здания, включающий элементы перекрытий, навесные стеновые панели, ригели и колонны, предусматривающие сборку каркаса на высокопрочных анкерных болтовых соединениях. Отсутствие сварных соединений и монолитных участков позволяет монтировать каркас при любых погодных условиях и в условиях низких температурах. Сборные элементы каркаса зданий, образующие в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданным шагом и длиной пролета во взаимно перпендикулярных измерениях, согласно предлагаемому техническому решению, выполнены с сеткой колонн с размерами 3,0×6,0 м и 3,6×6,0 м. Заданная сетка колонн определена авторами расчетным путем из условий обеспечения необходимого ядра жесткости в горизонтальной и вертикальной плоскости при минимальной номенклатуре сборных элементов, а так же из условия применения однослойных железобетонных плит перекрытия толщиной 160 мм, заменяющих пустотные плиты.
[12]Все железобетонные изделия без предварительного напряжения арматуры. Это вызвано, в первую очередь, максимальным упрощением технологии в условиях выпуска изделий на мобильных быстровозводимых мини-заводах ЖБИ, без применения дорогостоящего специализированного оборудования по предварительному натяжению арматуры. Длинна наиболее протяженного элемента не превышает 6,4 метра и вес не более 2.0 тон, что не требует использование панелевозов для транспортирования стеновых панелей и другого специализированного автотранспорта по доставке изделий от завода до строительной площадки.
[13]Высокая технологичность сборки каркаса достигается его полносборностью за счет применения высокопрочных анкерных болтовых соединений и стяжных устройств, простотой монтажа конструкций, низкой трудоемкостью, высокой механизацией всех технологических процессов и использованием автомобильной грузоподъемной техники. Монтаж трех этажных зданий может осуществляться обычным автомобильным краном с вылетом стрелы в 25 м., либо быстромонтируемых мини-башенных краном грузоподъемностью до 4-5 тон и вылетом стрелы в 20 м.
[14]Настоящее техническое решение далее подробно описано на примерах его реализации со ссылками на чертежи, на которых:
[15]Фиг. 1 - вид сверху на фрагмент сборного железобетонного каркаса здания;
[16]Фиг. 2 - колонна каркаса в разрезе;
[17]Фиг. 3 - узел соединения ригеля с колонной;
[18]Фиг. 4 - узел сопряжения плит перекрытия с ригелем;
[19]Фиг. 5 - узел соединения навесных стеновых панелей;
[20]Фиг. 6 - показан пример сборного железобетонного каркаса;
[21]На Фиг. 1 представлен фрагмент железобетонного каркаса. Сборный железобетонный каркас здания состоит из колонн 1, несущих ригелей 2 (в последующем ригели) таврового сечения, элементы (плиты) перекрытия 3 и навесных стеновых панелей 4. Колонны 1 образуют в плане заданную сетку колонн, состоящую из ячеек с заданной длинной (L) пролета 3,0 м и 3,6 м и шириной (h) пролета 6,0 м во взаимно перпендикулярных измерениях. Сетка колонн определена расчетным путем и соответствует двум типоразмерам (L×h) 3,0×6,0 м и 3,6×6,0 м. Пространственная жесткость каркаса обеспечивается в горизонтальной плоскости - за счет поэтажного ядра жесткости в виде плит перекрытия 3. В вертикальной плоскости - за счет навесных стеновых панелей 4 и внутренних стен планировки из мелкоштучных стеновых блоков из ячеистого бетона (не показан на чертеже). Не требуется установка дополнительных связей в каркасах до трех этажей. В каркасах большей этажности предусмотрена установка вертикальных диафрагм жесткости.
[22]Колонны 1 квадратные в поперечном сечении подразделяются по назначению на внутренние l1 внешние l2 и торцевые l3 (см. Фиг. 1). Внешние колонны l2 размещены по периметру каркаса, торцевые колонны l3 размещены по углам каркаса. Колонны отличаются между собой длиной и расположением анкеров 5 и технологическими углублениями 6 (Фиг. 2) для крепления навесных стеновых панелей 4 и ригеля 2 соответственно. Установка колонн производится технологическим углублением 6 внутрь здания, соответственно закладными анкерами 5 наружу. Колонны 1 выпускаются трех типоразмеров одноэтажные и многоэтажные, длиной от 3000 мм до 6400 мм. Стыковое соединение колонн 1 между собой обеспечивается по типовым сериям высокопрочными анкерами 7 с использованием закладных башмаков 8. Крепление колонн к фундаментам так же осуществляется анкерными башмаками 8.
[23]Ригель 2 (Фиг. 3) выпускается четырех типоразмеров 1470, 2670, 5670 мм, что позволяет гибко варьировать шагом колонн под различные архитектурно-планировочные решения. Ригели 2 представляют собой тавровое сечение, и подразделяются по назначению на внутренние 21, внешние 22 (см.Фиг.1). Внутренний ригель 21 образует полки 9 для опирания плит перекрытия 3, внешний ригель 2 г образует одну полку и монтируется полкой внутрь здания.
[24]Крепление ригеля к колонне осуществляется следующим образом. В технологическое углубление 6 закрепляется монтажный столик 10 при помощи анкеров 11 (см. Фиг. 2) расположенных в теле колонны 1 и высокопрочных болтов 12. Ригель 2 опорной частью укладывают на монтажный столик 10 и фиксируют высокопрочной шпилькой 13, пропущенной через закладную деталь 14 ригеля 2 и монтажный столик 10 с последующей затяжкой с обеих сторон при помощи гаек 15.
[25]Плиты перекрытия 3 (Фиг. 4) выполнены сплошными плитами, толщиной 160 мм. Применение сплошных плит вместо пустотных вызвано достаточно простой технологией их заводского производства на мини-заводах ЖБИ. Монтируются плиты на ригель 2 без раствора на резиновые уплотнители 16, при этом, плиты перекрытия 3 в местах примыкания к колоннам 1 имеют подрезку на всю высоту плиты и выполненную по форме примыкающей части колонны 1, обеспечивая тем самым сплошной горизонтальный диск перекрытия (не показано на чертеже). Крепление плит между собой и ригелем осуществляется стяжными арматурными анкерами 17 через монтажные петли 18 плит перекрытия и ригеля. Стяжная арматура 17 представляет собой арматуру, которая заводится в монтажные петли 18 и загибается обычной трубой без сварки. Воспринимающее усилие анкера вполне достаточно, что бы не разогнуть арматуру диаметром ⌀12 мм и в случае прогрессирующего обрушения удержать плиту. Номенклатурой выпускаемых изделий плит перекрытия предусмотрены сантехнические плиты с отверстиями под вентиляцию и сантехнические коммуникации. Плиты перекрытия выпускаются типоразмерами 890, 1190, 1490 мм и длиной 2720 мм и 3320 мм. Такая номенклатура плит позволяет полностью уйти от монолитных участков при устройстве перекрытия.
[26]Навесные стеновые панели 4 (Фиг. 5) ограждающие однослойные, толщиной 120 мм, высотой 1190 мм и 1490 мм и длиной 2990, 3590, 4190 мм. Такой набор типоразмеров плит не требует специальных панелевозов для доставки изделий от завода до объекта. Их складирование осуществляется в горизонтальном положении и монтаж осуществляется с помощью закладных монтажных петель 18 многоразового использования позволяющие поднимать изделия из горизонтального в вертикальное положение. Крепление навесных стеновых панелей 4 к колоннам 1 и между собой, осуществляется с помощью стяжного устройства 19, анкеров 5 (см. Фиг. 2) и анкеров 21, расположенных в теле бетона и при их формовке. Стяжное устройство 19 представляет собой металлическое изделие полой формы, позволяющее стягивать строительные элементы в трех плоскостях при помощи резьбовых крепежных элементов 20 и закладных анкеров 5 и 21.
[27]Лестничные площадки 22 (Фиг. 6) толщиной по меньшей мере 240 мм. Лестничные марши типовые для серий жилых домов. Крепление лестничных маршей и лестничных площадок между собой осуществляется так же с помощью стяжного устройства 19.
[28]Шахты лифтов сборные из отдельных плоских элементов толщиной 120 мм и соединены между собой стяжными устройствами 19. Выпускаются в одних и тех же формах, что и стеновые панели.
[29]Диафрагмы жесткости толщиной 160 мм. Выпускаются в одних и тех же формах, что и плиты перекрытия. Соединяются между собой и колоннами - стяжными устройствами.
[30]Сборный железобетонный каркас не предусматривает устройства сборных железобетонных вентиляционных каналов. Их устройство предусматривается из огнестойких листовых конструкций плит ЦСП, стекломагнезита и т.п. Раскрой листового материала и монтаж вентиляционных каналов осуществляется непосредственно в условиях строительной площадки. Применение данного конструктивного решения позволяет существенно сократить транспортные расходы по доставке листового материала, по сравнению с завозом сборных железобетонных вентиляционных каналов.
[31]Дополнительными преимуществами разработанного каркаса являются:
[32]- высокие технико-экономические показатели по материалоемкости каркасы получаются достаточно «легкими», по сравнению с другими аналогами, что позволяет сократить нагрузки на фундаменты и значительно уменьшить их стоимость, вследствие чего и стоимость всего строительства;
[33]- использование минимального количества унифицированных форм опалубки при изготовлении конструкций;
[34]- использование навесных стеновых панелей по наружной грани колонн не требует установки фундаментных балок и позволяет увеличить полезную площадь внутренних помещений на толщину колонн;
[35]- обеспечение за счет принятого соотношения длины ригеля и высоты их сечения требуемой жесткости ригелей, их нормативный прогиб, что позволяет не применять предварительное натяжение арматуры, и существенно упрощает технологическую оснастку и трудоемкость изготовления конструкций.
[36]- предлагаемые архитектурно-планировочные решения секций жилых домов позволяют довести значения коэффициента отношения площади квартир к общей площади всего помещения до величины 0,82-0,9. Это существенно повышает экономические показатели выхода продаваемых помещений домов.
[37]- предлагаемый сборный железобетонный каркас путем увеличения сечения колонн до 400×400 мм и сечения ригеля 400×400 мм с подрезкой под пустотные плиты перекрытия позволяет возводить здания высотой до 16 этажей.
[38]Таким образом, достигается технический результат по созданию сборного железобетонного каркаса здания различного назначения, отличающегося простотой и надежностью конструкций и технологичностью при изготовлении, сборке и монтаже.
