ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ УЗЛЫ

СМЕШАННЫЕ КАРКАСЫ.

Каркас, у которого сжатые и изгибаемые элементы выполнены из различного материала, называют смешанным. Для одноэтажных про­мышленных зданий целесообразны каркасы следующих видов: колонны железобетонные, подкрановые бал­ки, несущие конструкции покрытия стальные; колонны железобетон­ные, несущие элементы покрытия деревянные; колонны металличе­ские, конструкции покрытия дере­вянные.

За счет рациональной работы элементов каркаса: железобетон­ных (на сжатие), металлических и деревянных (на изгиб) снижается материалоемкость здания. Умень­шение массы покрытия позволяет сократить размеры сечения колонн и подошвы фундаментов. В райо­нах с производственной базой по выпуску железобетонных, сталь­ных и клееных деревянных конст­рукций применение смешанных каркасов наиболее эффективно.

Наиболее распространены кар­касы с несущими элементами по­крытия из металла. Характерными узлами таких каркасов являются:

опирание стальных подкрано­вых балок на железобетонные ко-

лонны (рис. 63,а); осуществляют через опорные торцовые ребра. Балки закрепляют к колонне бол­тами и планками, а между собой.Соединяют болтами, пропускае­мыми через опорные ребра;

установка металлических ферм на железобетонные колонны через опорную плиту (рис. 63,6). Уста­новленные конструкции закрепля­ют анкерными болтами, заделан­ными в оголовке колонны.

В смешанных каркасах несу­щими элементами покрытия (рис. 64) могут быть балки, фермы и арки из клееной древесины. При равных нагрузках и пролетах мас­са таких конструкций почти в 5 раз меньше, чем из железобетона.

Отдельные узлы клееных дере­вянных конструкций приведены на рис. 64,д, е, ж.

Многоэтажные промышленные здания возводят, как правило, кар­касными. Каркас многоэтажного промышленного здания представ­ляет собой систему пространствен­ных рам, которы-е воспринимают все виды вертикальных и горизон­тальных нагрузок.

В современном промышленном строительстве каркасы выполня­ются сборными железобетонными, а при возведении зданий в южных и сейсмических районах каркасы могут быть из монолитного или сборно-монолитного железобетона. Для зданий, строящихся в трудно­доступных районах или со значи­тельными нагрузками на перекры­тия, допускаются стальные кар­касы.

По особенностям конструктив­ного решения железобетонные кар­касы делятся на:

стоечно-балочные (рис. 66,а) - наиболее распространенные в про­мышленном строительстве с сет­ками колонн 6X6, 9X6, 12X6 м, собираемые из унифицированных сборных элементов;

стоечно-балочные с увеличен­ным пролетом вверху (рис. 66,6), возводимые из унифицированных сборных элементов и с использо­ванием балок или ферм в покры­тии;

большепролетные (рис. 66,в) с сетками колонн 12x6, 18X6 м, монтируемые из унифицированных сборных элементов и с применением безраскосных ферм, образую­щих межферменные этажи;

безбалочные (рис. 66,г) с сет­ками колонн 6X6, 9X6, 9X9 м, собираемые из унифицированных сборных элементов, образующих гладкую поверхность потолков междуэтажных перекрытий;

с монолитными перекрытиями (рис. 66,<9), поднимаемыми при по­мощи гидроподъемников (на ого­ловках колонн).

Отсеки многоэтажных каркасов промышленных зданий длиной 60 м образуют температурный блок. Пространственная жесткость и устойчивость отсеков здания обе­спечивается за счет жесткого сое­динения элементов каркаса в уз­лах и установки вертикальных стальных связей между колоннами посередине температурного блока.

Унифицированные типовые кон­струкции сборных многоэтажных каркасов изготовляют заводским способом в соответствии с номен­клатурой и каталогами индустри­альных изделий.

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.

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.

Редко используется в малоэтажном строительстве технология возведения на основе железобетонного каркаса. Чаще всего железобетонный каркас используется для возведения высотных зданий. В случае же с малоэтажным строительством менее экономичен по все параметрам, нежели дом, возведенный с помощью других каркасных технологий.

Главный плюс железобетонного каркаса является его высокая несущая способность и долговечность. Так же с помощью железобетона можно делать внушительных размеров пролеты до 6 метров, что опять же не является необходимостью в малоэтажном строительстве.
Тем не мене железобетон, благодаря уникальной комбинации стальной арматуры и бетонной смеси, является основным конструктивным материалом нашего времени.
Бетон (ГОСТ 7473-94) - это искусственный каменный материал, получаемый в результате формирования и твердения правильно подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего, воды, заполнителей, и специальных добавок. До затвердевания эта смесь называется „бетонной смесью”.
Стальная арматура (ГОСТ 10884-81) - материал, полученный из низколегированной стали, горячекатаным способом. Чаще всего в железобетонных конструкциях стальная арматура является рифленой, для лучшего сцепления с бетонной смесью.

• Железобетон

Эти два материала были неслучайно объединены в один. Бетон - прочный материал, превосходно работающий на сжатие, но крошится и ломается когда работает на изгиб, это легко наблюдать на неармируемой бетонной стяжке. Сталь же превосходно работает на растяжения. А благодаря хорошему сцеплению этих двух материалов появляется принципиально новый и универсальный материал - железобетон.
Железобетон используют в устройстве фундаментов, поясов жесткости в зданиях, ступенях и крыльцах и т.д.
При возведении каркаса железобетон лучше всего воспринимает нагрузки здания.
Железобетонные каркасы разделяются на сборные и монолитные.
Сборный железобетонный каркас - это конструктивная система заранее изготовленных колонн ригелей и балок на заводе, и доставляемая на строительную площадку для монтажа. При этом определенная свобода формообразования здания ограничена, так как выпускаемые детали каркаса гостируются и имеют определенные стандарты.
Монолитный железобетонный каркас - это конструктивная система, возводящаяся непосредственно на строй- площадке, с использованием готовой смеси определен- ной марки. Подобный каркас армируется и отливается по заданным формам, согласно проекту.

• Монолитный железобетонный каркас

Дома с несущим каркасом из монолитного железобетона довольно популярны. Такие дома обладают несомненными преимуществами.
Архитектурная выразительность. Нет конструктивных ограничений по конфигурации здания, расположению колонн. Здания могут приобретать любые криволинейные формы, иметь любую этажность и загруженность.
Железобетонный монолитный каркас здания и плита перекрытия создаются прямо на стройплощадке с помощью съемной опалубки. Бетон заливается в предварительно установленную опалубку, и каркас растет этаж за этажом. Наружные стены могут быть любыми - кирпичными, пенобетонными, навесными. К преимуществам монолитного строительства относится возможность использовать самые различные архитектурно-планировочные решения и вписывать возводимые объекты в ландшафт и существующую застройку.

• Плюсы монолитного железобетонного каркаса

Монолитный железобетонный каркас обеспечивает совместную работу всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания. Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

Допустимо и естественно вписывается в планировку любое сложное сечение (тавровое, уголковое) основного несущего элемента каркаса – колонн.

Используются легкие теплоэффективные ограждающие стены, обладающие высокими теплозащитными показателями. Например, современным требованиям энергосбережения отвечают ячеистобетонные блоки в однослойном варианте.

Возможность обеспечения совместной работы всех конструктивных элементов каркаса, что уменьшает материалоемкость здания ЖБИ-2 и другие рязанские заводы ЖБИ продают изделия через нашу компанию rzn-gbi.ru. . Жесткие узлы между несущими элементами каркаса позволяют перераспределить усилия в колоннах, включая в работу балки и перекрытия.

Незначительна деформация каркаса в случае провала под несущей колонной за счет совместной работы каркаса с фундаментной плитой. Это позволяет значительно сократить расход металла при строительстве здания.

Ещё одно качество каркасно-монолитного домостроения является его безопасность при экстремальных ситуациях, жесткий бетонный каркас здания выстоит даже при полном разрушении стен, например, при взрыве газа. Каркасно-монолитное жилье может быть любой категории: от бюджетной до элитной. У строите- лей не вызывает сомнений, что его потребительские свойства выше, чем у панельного и кирпичного.

• Варианты улучшения

Повышение марки бетона приводит к значительному сокращению расхода дорогостоящей арматуры и общему снижению стоимости строительства. Это особенно эффективно при трех и более процентах армирования железобетона, а значит, необходима оптимизация монолитных каркасов по сечению железо- бетонных элементов, проценту армирования и марке бетона.
Одним из способов повышения эффективности монолитных каркасов может служить заглубление коробки здания в грунт на один-два этажа с выполнением подземной и цокольной частей в монолитном варианте, включая наружные стены. Это еще более повысит жест- кость здания и позволит передавать нагрузки от здания на более плотное напластование грунтов.

• Минус

Стоимость строительства односемейного 2-3 - этажного дома по этой технологии в сравнении с технологией сборных перекрытий, использующих готовые панели перекрытий, пока остаётся значительно выше за счёт применения дорогостоящих опалубочных систем и дорогой механизации – бетоновозов, бетононасосов.

→ Схемы зданий

Железобетонные каркасы зданий и сооружений

Каркасы одноэтажных зданий. Элементы каркаса. Основные элементы железобетонного сборного каркаса одноэтажных промышленных зданий: фундаменты, фундаментные балки (рандбалки), колонны, подкрановые балки, несущие элементы покрытия (фермы, балки) и связи.

Все элементы сборных железобетонных каркасов унифицированы. Характеристика каждого из них дана в специальных каталогах. Для соединения сборных железобетонных элементов каркаса между собой, а также для крепления стен, покрытий и других элементов зданий они имеют закладные стальные детали.

Рис. 49. Общий вид сборного железобетонного каркаса: 1- колонна; 2 - подкрановая балка; 3 - ферма; 4- плиты покрытия; 5 – стальные рама фонаря; связи

Для строповки элементов каркаса при их транспортировании, складировании и монтаже в процессе изготовления в них закладывают монтажные (подъемные) петли из мягкой арматурной стали (класса А-1) или устраивают специальные отверстия. Сборку железобетонных элементов в каркас производят путем сварки стальных закладных деталей. На рис. 49 приведен общий вид сборного железобетонного каркаса одноэтажного промышленного здания.

Фундаменты. Под колонны каркаса зданий устраивают отдельно стоящие железобетонные фундаменты ступенчатой формы, имеющие в верхней части стакан, в который устанавливают колонны (рис. 50). Устройство этих фундаментов см. в § 24. фундаментные балки. В промышленных каркасных зданиях с шагом колонны 6 и 12 м фундаментные балки служат для опирания на них самонесущих стен и передачи от них нагрузок на фундаменты. Балки имеют тавровое (рис. 51) или трапецеидальное поперечное сечение. Длина основных балок при шаге колонны 6 м-4950 мм, при шаге 12 м- 10700 мм.

Рис. 50. Опирание колонны на фундамент: 1 - колонна; 2 - фундамент

Рис. 51. Фундаментная балка

Балки, укладываемые у торцов здания и температурных швов, где шаг колонн уменьшен, на 500 мм короче основных -4450 и 10 200 мм. Толщина балок для кирпичных стен-250, 380 и 510 мм, блочных -380 и 510 мм, панельных -200, 240, 300 и 400 мм. Высота фундаментных балок 400 и 600 мм.

Балки длиной 6 м изготовляют без предварительного напряжения, длиной 12 м-предварительно напряженными.

Рис. 52. Опирание фундаментной балки: 1 - фундаментная балка; 2 - бетонный столбик; 3 - фундамент

Под наружные стены балки укладывают с внешней стороны колонны, под внутренние стены - между колоннами на продольной раз-бивочной оси. Балки опирают непосредственно на ступени фундаментов или на бетонные столбики (рис. 52), выложенные по этим ступеням с таким расчетом, чтобы верхняя грань балок была расположена на отметке -0,030, т. е.на 30 мм ниже уровня чистого пола. Зазоры между торцами балок, а также между концами балок и колоннами заполняют бетоном марки 100.

По выровненной поверхности балок устраивают горизонтальную гидроизоляцию стен. Во избежание деформации балок при пучинистых (глинистых) грунтах, а также для защиты пристенной полосы пола от промерзания снизу и с боков фундаментных балок делают шлаковую подсыпку.

Фундаментные балки изготовляют из бетона марок 200-400, рабочую арматуру балок ФБ- из стали класса А-П, балок ФБН (фундаментные балки напряженные) - из стали класса А-Шв.

Колонны. В одноэтажных промышленных зданиях сборные Железобетонные колонны применяют сплошные прямоугольного сечения (рис. 53, а, б) и сквозные двухветвевые (рис. 53, в). В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, колонны имеют консоли для опирания на них подкрановых балок, на которые укладывают рельсы для передвижения крана. Унифицированные колонны имеют высоту, кратную модулю 600 мм. Проектная высота колонны (Н) исчисляется от уровня чистого пола помещения, т. е. от отметки 0, 000 до верха колонны без учета ее нижнего конца длиной 900-1350 мм, заделываемого в фундамент.

Рис. 53. Типы сборных железобетонных колонн одноэтажных промышленных зданий: а - для бескрановых зданий; б-крановые прямоугольного сечения; в - крановая двухветвевая для средних рядов

Часть колонны, расположенную выше консолей, называют над-крановой, ниже - подкрановой. Надкрановую часть колонны, поддерживающую элементы покрытия, называют надколонником. В двух-ветвевых колоннах надколонник выполняют из одной ветви, вследствие чего для опчрания подкрановых балок создаются уступы. Верхний торец колонны имеет стальной закладной лист с анкерными болтами для крепления несущих элементов покрытия. Стальные закладные детали предусматривают также в местах установки подкрановых балок и связей и, кроме того, в боковых плоскостях крайних колонн (для крепления стен).

Для выверки положения колонн при их монтаже предусмотрены риски в виде вертикальных канавок треугольного профиля. Их наносят на четырех гранях колонн (вверху и внизу), а также на боковых гранях консолей колонн.

Колонны изготовляют из бетона марок 200, 300 и 400, рабочую арматуру - из стали класса А-Ш.

Колонны фахверка (вспомогательного каркаса) устраивают торцовых фахверках и фахверках продольных стен одноэтажных промышленных зданий при длине стеновых панелей 6 и 12 м.

Колонны рассчитывают на нагрузку от ветра и массыпанельныхстен. устанавливают колонны на самостоятельные фундаменты. Наружная грань колонн рассполагается в плоскости внутренней поверхности стен.

Колонны изготовляют из бетона марок 200--400, рабочая арматура - из стали класса А-Ш.

Рис. 54. Сборные железобетонные подкрановые балки: а -таврового сечения длиной 6 м б - двутаврового сечения длиной 12 м

Подкрановые балки служат для передвижения по ним мостовых кранов и являются продольными связями между колоннами каркаса. Балки устанавливают на железобетонные колонны при их шаге 6 и 12 м. Подкрановые балки имеют тавровое или двутавровое сечение. Балки пролетом 6 м изготовляют таврового поперечного сечения с утолщением стенки на опорах высотой 800 и 1000 мм (рис. 54, а), а пролетом 12 м. - двутаврового сечения высотой 1400 мм с усиленной верхней полкой (рисс 54, б). Верхние полки балок служат в основном для крепления к ним крановых рельс. В балках предусмотрены закладные детали, необходимые для крепления балок к колоннам и рельсовых путей к балкам. Все балки - предварительно напряженные.

Балки изготовляются из бетона марки 300-500, рабочая арматура-из высокопрочной проволоки Вр-П, стали класса А-Шв и др.

Стропильные балки. Их изготовляют односкатными, двускатными и с параллельными поясами (рис. 55).

Односкатные балки (рис. 55, а) применяют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий пролетом 6-12 м, с шагом колонн 6 м и наружным водостоком. Двускатные балки (рис. 55, б) используют в покрытиях одноэтажных промышленных зданий при пролетах 6-18 м, шаге колонн 6 и 12 м с наружным и внутренним водостоком. Балки с параллельными поясами (рис. 55, в) применяют в покрытиях промышленных зданий с плоской кровлей при пролетах 12 и 18ми шаге колонн 6 и 12 м. Стропильные балки имеют тавровое или двутавровое сечение. В целях уменьшения массы балок и пропуска коммуникаций в их стенках устраивают отверстия различного очертания. Одно- и двускатные балки можно собирать из отдельных блоков с последующим натяжением пропущенной через них арматуры.

Балки устанавливают на железобетонные колонны или на несущие стены с устройством железобетонных подушек, а балки пролетом 18 м также на подстропильные балки. К колоннам балки покрытия прикрепляют анкерными болтами, выпущенными из колонн и проходящими через опорный лист, приваренный к закладной детали балки. Опорный лист балки прикрепляют к листу, заложенному в колонну.

В продольных температурных швах одну из балок устанавливают ца катковую опору.

Балки изготовляют из бетона марок 300, 400 и 500, рабочую арма-туру - из высокопрочной проволоки класса Вр-П или стержней из стали класса A-IV и А-Шв.

Рис. 55. Железобетонные балки: а - односкатные; б - двускатные; в - с параллельными поясами

Стропильные фермы - конструкции, состоящие из отдельных соединенных между собой стержней, образующих каркас.

Стержни фермы, расположенные по ее верхнему контуру, составляют верхний пояс, а по нижнему контуру - нижний пояс. Вертикальные стержни фермы называют стойками, наклонные - расколами. Стойки и раскосы, расположенные между верхними и нижними поясами, образуют решетку фермы, а точки (места), в которых сходятся концы стоек и раскосов,- узлы фермы. Участок между двумя соседними узлами называется панелью.

В зависимости от очертания верхнего пояса фермы делят на сегментные, с параллельными поясами и др. (рис. 56). Железобетонные фермы могут быть цельными или составными. Составные фермы выполняют из двух полуферм или нескольких блоков.

Рис. 56. Железобетонные предварительно напряженные Стропильные фермы: а - сегментная ферма; б - ферма с параллельными поясами

Их применяют в скатных и плоских покрытиях одноэтажных промышленных зданий пролетом 18 м и более. Устанавливают стропильные фермы на железобетонные колонны или подстропильные фермы. Для крепления ферм к колоннам (подстропильным фермам), а также к фермам плит покрытия, рам фонаря, связей в них предусмотрены соответствующие стальные закладные детали.

Фермы выполняют с предварительным напряжением нижнего пояса и растянутых раскосов (в фермах с параллельными поясами).

Изготовляют фермы из бетона марок 300-500, рабочую арматуру. - из высокопрочной проволоки Вр-Н и стержней из стали класса A-IV
и др.

Подстропильные фермы и балки применяют в покрытиях одноэтажных многопролетных промышленных зданий наряду со стропильными фермами и балками (рис. 57),

Подстропильные фермы и балки применяют в средних рядах зданий для опирания ферм или балок покрытия в тех случаях, когда их шаг составляет 6 м, а шаг колонн средних рядов - 12 м.

Подстропильные фермы (балки) устанавливают вдоль здания непосредственно на колонны, с которыми их скрепляют путем сварки закладных деталей. Все фермы (балки) имеют одинаковый пролет 12 м, кроме ферм, устанавливаемых в торцах здания и у поперечных температурных швов, пролет которых составляет 11, 5 м (в соответствии с расположением колонн). По концам и посредине (в нижнем узле) подстропильных ферм (балок) предусмотрены площадки для опирания стропильных ферм (балок). В площадках имеются закладные листы с приваренными к ним анкерными болтами.

Фермы (балки) изготовляют с предварительным напряжением нижнего пояса из бетона марок 400 и 500. Основная (напрягаемая) арматура - из высокопрочной проволоки класса Вр-11 и стали класса А-1У и др.

Связи. Жесткость сборного железобетонного каркаса в поперечном направлении (поперек пролетов) обеспечивается жесткостью самих колонн и их закреплением в фундаментах. В продольном на-правлении (вдоль пролетов) в зданиях с мостовыми кранами и без них при высоте более 9,6 м жесткость каркаса обеспечивается уста, новкой продольных вертикальных стальных связей(рис. 58), которые располагаются в каждом продольном ряду колонн у середины каждого температурного блока. Их выполняют из прокатных профилей и приваривают к специальным закладным деталям колонн.

Рис. 57. Подстропильные железобетонные предварительно напряженные конструкции: а - балка; б - ферма; в-деталь опиравши ферм покрытия на подстропильную ферму; 1 - подстропильная ферма; 2 - стропильные фермы; 3 - плиты покрытия; 4- закладные детали для крепления ферм; 5 - то же, для крепления плит

Рис. 58. Вертикальные связи между колоннами: а - крестовые; б - портальные; 1 -железобетонные колонны; 2 - подкрановые балки; 3 - балки (или фермы) покрытия; 4 - вертикальные связи

Кроме вертикальных связей между колоннами устанавливают также горизонтальные и вертикальные связи между фермами (балками) покрытия. Гори-, онтальные связи устанавливаются в горизонтальных плоскостях, е. в плоскостях верхнего и нижнего поясов ферм, вертикальные - в вертикальных плоскостях между фермами.

Каркасы многоэтажных зданий бывают рамного, связевого и рамно-связевого типа. Для зданий из сборных железобетонных элементов чаще применяют каркасы рамно-связевой системы (рис. 59).

Рис. 59. Многоэтажное здание с балочными перекрытиями рамно-связевой системы: 1 - самонесущая стена; 2 - ригель с полками; 3 - ребристые плиты; 4 - консоль колонны

Рис. 60. Колонны многоэтажных промышленных зданий

Основными элементами такого каркаса являются колонны, ригели, плиты перекрытий, связи.

Колонны (рис. 60) каркаса многоэтажных промышленных зданий обычно имеют сплошное прямоугольное сечение размером 400×400 или 400×600 мм, высоту на один или два этажа и выполняются консольного типа. В плане здания колонны имеют сетку 6×6 или 9×6 м.

Колонны нижнего этажа опирают на фундаменты стаканного типа. Колонны верхних этажей соединяют между собой путем сварки закладных стальных деталей. Торцы колонны снабжены стальными оголовками (сваренными из уголков и полос), к вертикальным стенкам которых приварены концы рабочей арматуры колонн. Стык осуществляется приваркой к тем же оголовкам коротких стыковых стержней.

В каркасах многоэтажных зданий стык колонн для удобства монтажа обычно предусматривают на высоте 0,6 м от уровня пола.

Колонны изготовляют из бетона марок 200-500, рабочую арма-ТУРУ - из стали класса А-Ш.

Ригели (рис. 61) используют в составе сборных железобетонных междуэтажных перекрытий в многоэтажных зданиях. Ригели изготовляют с полками для опирания плит и прямоугольного сечения без ц0ч лок длиной 6 и 9 м, высотой 800 мм и шириной 300 мм.

Ригели пролетом 6 м изготовляют без предварительного напряже. ния, а пролетом 9 м - с предварительным напряжением двух-трех стержней нижней рабочей арматуры. Для подвешивания комму. никаций в ригелях предусмотрены сквозные отверстия диаметром 50 мм. При монтаже каркаса эти отверстия используют для подъема ригелей.

Рис. 61. Ржели

Рис. 62. Плиты перекрытий

По концам ригелей в верхней части имеются выемки, в которых размещаются выпуски верхней опорной арматуры ригеля, стыкуемые с выпусками арматуры колонн.

Ригели устанавливают на консоли железобетонных колонн и соединяют с колоннами сваркой арматуры и закладных деталей с последующим замоноличиванием. Изготовляют их из бетона марок 200- 400, арматуру - из стали класса А-Ш (без предварительного напряжения) и А-Шв - для предварительно напряженной.

Плиты перекрытий (рис. 62) используют в составе сборных железобетонных перекрытий зданий. В многоэтажных зданиях применяют два типа плит перекрытий. Плиты 1-го типа изготовляют шириной 1500 и 750 и длиной 5550 и 5050, плиты 2-го типа - шириной 1500 и длиной 5950 мм. У продольных стен здания укладываются плит” номинальной ширины 750 мм.

Все плиты выполняют П-образного сечения высотой 400 мм. П торцам плит размещены глухие поперечные ребра такой же высот (плиты 1-го типа) и высотой 150 мм (плиты 2-готипа). Кроме того, в прилете имеются три промежуточных поперечных ребра высотой 200 мм. Толщина полки плит 50 мм. В продольных ребрах расположены отвер’ стия диаметром 35 мм {через 1 м) для подвешивания к перекрытию электропроводки и других грузов массой до 300 кг на одно отверстие.
Межколонные плиты (2-го типа), укладываемые по продольным разбивочным осям, так называемые распорные или связевые плиты, имеют вырезы в полках в местах примыкания к колоннам. Плиты изготовляют без предварительного напряжения или с предварительным напряжением рабочей арматуры. Продольные и поперечные ребра плит армируют плоскими сварными каркасами, полку - сварной сеткой. Основная арматура - стержневая.

Плиты 1-го типа укладывают на полки железобетонных ригелей(1-го типа), плиты 2-го типа - поверх железобетонных ригелей прямоугольного сечения (2-го типа).

Изготовляют плиты из бетона марок 200-300 (плиты 1-го типа) 300-400 (плиты 2-го типа), а основную рабочую арматуру - из сТали класса А-И, А-Ш и А-Ш в.

Связи. В сборных железобетонных каркасах рамно-связевой системы многоэтажных зданий колонны и ригели перекрытий образуют рЯд поперечных рам, обеспечивающих пространственную жесткость каркаса в поперечном направлении. Жесткость узлов сопряжения ригелей с колоннами достигается сваркой закладных деталей реги-лей и консолей колонн, а также сваркой выпусков верхней арматуры ригелей со стержнями, пропущенными сквозь тело колонны. Зазоры между колоннами и торцами ригелей заполняют бетоном.

Для обеспечения пространственной жесткости каркаса здания в продольном направлении на всех этажах в середине каждого температурного блока между колоннами продольных рядов ставят вертикальные стальные связи крестового или портального типа, привариваемые к закладным деталям колонн (см. рис. 58).

В многоэтажных зданиях пространственная жесткость здания в целом обеспечивается также проектированием в них так называемых стенок (диафрагм) и ядер жесткости. Стенки жесткости выполняют из сборного или монолитного железобетона”. В качестве сборного железобетона применяют отдельные стеновые панели, которые устанавливают между колоннами каркаса здания. Крепление панелей к колоннам и между собой (по высоте этажей) осуществляют электросваркой закладных стальных деталей в панелях и колоннах. Количество и места расположения стенок жесткости в каждом здании определяются расчетом и указываются в проекте.

Пространственные ядра жесткости, как правило, устраивают монолитными железобетонными, с толщиной стенок 20-40 см и более, в скользящей или переставной опалубке. В пределах ядра обычно размещаются лестнично-лифтовые узлы, вентиляционные шахты, мусоропроводы и другие коммуникации. Ядра жесткости обеспечивают (за счет выгодной статической работы) высокую жесткость здания при минимальном расходе бетона и стали по сравнению с плоскими системами связевых диафрагм. Кроме того, пространственные ядра жесткости эффективно работают и на восприятие крутящих моментов, возникающих под действием несимметричных горизонтальных (ветровых) нагрузок.

Деформационные швы. В каркасах зданий значительной протяженности устраивают деформационные (температурные) швы, которые расчленяют каркас и все опирающиеся на него конструкции на отдельные участки - блоки (рис. 63). Различают швы поперечные и продольные.

Поперечные температурные швы выполняют из сдвоенных колонн и> как правило, без вставки, т. е. без удвоения поперечных разбивоч-ньгх осей. Ось температурного шва совмещается с поперечной разбитной осью, а геометрические оси колонн (а также и опирающихся на них несущих конструкций перекрытия) смещаются с оси температур, ного шва на 500 мм. При этом на примыкающих к швам участках при. меняют плиты укороченной длины, а для заполнения промежутка между спаренными ригелями - специальные железобетонные элементы.

Рис. 63. Деформационные швы в каркасных зданиях; а - схема температурного поперечного шва (без вставки); б, в - то же, продольных швов (со вставкой); г - поперечный шов в покрытии; 1 - ось ряда; 2 - ось колонны; 3 - стальной столик; 4 ~ железобетонная вставка; 5 - железобетонная плита покрытия; 6, 7 - компенсаторы; 8 - кирпичная стенка; 9 - доска; 10 - фартук

Продольные температурные швы в зданиях с железобетонным каркасом выполняют из двух рядов колонн со вставкой между раз-бивочными осями размером 500, 1000 и 1500 мм, а в зданиях со стальным или смешанным каркасом - из одного ряда колонн.

Если в продольном температурном шве в покрытии имеются подстропильные конструкции, то для их размещения необходима привязка колонн 250 мм. Иногда температурный шов совмещают с осадочным. В таких случаях температурно-осадочный шов устраивают и в фундаментах спаренных колонн. Расстояния между температурными и температурно-осадочными швами для различных зданий и сооружений даны в соответствующих нормах проектирования.

Каркасы сооружений. Силосы. Силосные корпуса служат дл) хранения сыпучих материалов (зерна, цемента). Каркасы силосу сооружают из сборных железобетонных конструкций или из монолитного железобетона. Однако возведение монолитных силосов имеет ояд существенных недостатков: невозможность применения предварительного напряжения арматуры, термической обработки и т. д. применение монолитного железобетона осложняет производство работ в зимних условиях.

Рис. 64. Силосный корпус из сборного железобетона (поперечный разрез): 1 - крупные панели; 2 - рама; 3 - плита; 4 - кольца; 5 - шлакобетон; 6 - колонны; 7 - монолитная железобетонная плита; 8 - стеновые блоки; 9 - пилястры в крайних блоках

В последние годы строят сборные железобетонные силосы для хранения зерна и цемента, при сооружении которых в значительной степени устранены указанные выше недостатки, свойственные монолитным силосам. В силосном корпусе для хранения зерна, состоящем Из Двух блоков по 24 банки общей емкостью 32 тыс. т, из монолитного Железобетона выполняют только фундаментную плиту, остальные конструкции - из сборного железобетона (рис. 64). Силосные банки, имеющие высоту около 30 м, состоят из железобетонных колец высотой 1480 мм, армированных сварными сетками; внутренний диаметр колец 5,7 м, толщина стенок 120 мм, масса 8,1 т.

Силосы для хранения цемента высотой около 25 м монтируют из колец высотой 1490 мм, имеющих внутренний диаметр 10 м, стенки толщиной 200 мм и массу 24 т. Для стыкования колец на их верхних торцах предусматривают трапецеидальные пазы, на нижних торцах - гребни.

Соединение колец в банки производят двумя вариантами. Первый вариант заключается в том, что кольца опираются друг на друга насухо по двум круговым площадкам. По второму варианту стык колец выполняют с зазором около 20 мм, который заполняют раствором в процессе монтажа. По окружности колец в их пазы и гребни заранее (при изготовлении) заделывают три стальные плитки-опоры, которыми кольца при установке опираются друг на друга через центрирующие прокладки. Первый вариант соединения колец значительно проще второго, но не всегда обеспечивает точную Горизонтальность стыков колец; при нем возможны местные открытые зазоры в стыках и нарушение вертикальности стен банок.

Рис. 65. Вентиляторная градирня

Соединение банок между собой по образующим выполняется путем армирования стыка вертикальными пространственными каркасами и сетками, заходящими также в горизонтальные стыки между кольцами. Бетонирование стыка осуществляется в металлической опалубке, прикрепляемой к выпускам арматуры.

Градирни. В СССР разработаны и строятся многосекционные вентиляторные градирни из сборных железобетонных унифицированных элементов (рис. 65). Наземный каркас такой градирни состоит из колонн сечением 200×200 мм, устанавливаемых на расстоянии 4 м одна от другой и связываемых между собой поперечными и продольными двухветвевыми балками длиной 8 м общим сечением 500 X 200 мм. Каждая балка имеет три гнезда для соединения с колоннами. Для установки блоков оросителей в трех нижних ярусах на балки основного каркаса укладывают промежуточные балки. Верх градирни состоит из железобетонных коротких стоек, располагаемых по наружному периметру секций градирни, балок и кровельных плит.