Плитная сталежелезобетонная конструкция

Полезная модель относится к строительству, а именно к плитам перекрытий, фундаментным плитам, ленточным и столбчатым фундаментам, ростверкам свайных фундаментов покрытий) зданий и сооружений различного функционального назначения. Полезная модель направлена на повышение несущей способности и жесткости по поперечной силе и на продавливание; надежности плитных конструкций. Результат достигается тем, что в теле плитной сталежелезобетонной конструкции в месте приложения значительной сосредоточенной нагрузки устраивается металлическая решетка, которая образовывается перекрестным соединением металлических криволинейных балок, размещаемых на всю высоту сечения плиты, с предварительно сделанными отверстиями под продольные арматуры, установкой в эти отверстия ненапрягаемой и/или напрягаемой арматуры и последующим бетонированием. Металлические криволинейные балки заданной кривизны, длины и со стрелой подъема равной толщине плитной сталежелезобетонной конструкции, в необходимом количестве устанавливаются в каждом направлении армирования. Каждая металлическая криволинейная балка имеет предварительно сделанные отверстия под арматуру в нижней и верхней зонах армирования. Соединение балок выполняется при помощи сварки. После соединения металлических балок в предварительно сделанные отверстия устанавливается ненапрягаемая и/или напрягаемая арматура. В качестве арматуры может использоваться как предварительно напряженная арматура в виде стальных тросов, не имеющих сцепления с бетоном, так и обычная арматура периодического профиля или их сочетание. После установки арматуры выполняется бетонирование.

Полезная модель относится к области строительства, и может использована в качестве конструкций, перекрытий, покрытий, фундаментных плит, ростверков свайных фундаментов зданий и сооружений различного функционального назначения.

Известны традиционные способы увеличения работоспособности опорных участков плитных железобетонных конструкций, например капители плит перекрытий, в виде усеченных пирамид, конусов, параллелепипедов и т.д., армированных арматурой периодического профиля, [см. кн.: «Бондаренко В.М., Бакиров Р.О., Назаренко В.Б., Римшин В.И. Железобетонные и каменные конструкции. Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. М, Высшая школа, 2002, 878 с.» на страницах 535-547, рис. 217-227], где капители плит устанавливаются под железобетонной плитой над каждой колонной.

Недостатками таких конструкций для сборного и сборно-монолитного вариантов возведения конструкций являются большое количество ответственных стыков; собственный вес конструкций, требующий использования грузоподъемных механизмов. Для монолитного варианта недостатки связаны с трудоемкостью изготовления опалубки для отливания капители; необходимостью бетонировать вначале капитель, а только потом основную плитную конструкцию. Общими недостатками для традиционных способов возведения капителей являются наличие выступающих частей этих конструктивных элементов, которые съедают рабочее пространство помещений.

Известно, конструктивное решение монолитной железобетонной плиты перекрытия с использованием фасонных прокатных профилей (швеллеров, двутавров и т.д.) изложенное в книге: «Bresler, Boris. Reinforeed concreed engineering. Volume 1. Materials, Structural lements, Safety. Copyright 1974, By. John Wiley & Sons, Inc.» на страницах 236-241, рис. 5.37., 5.38.

Недостатками такого конструктивного решения плитной железобетонной конструкции является размещение арматуры сверху и снизу относительно фасонных профилей, что приводит к уменьшению их высоты, нерациональному использованию геометрических характеристик фасонных профилей; трудоемкость изготовления металлических решеток, связанная со стыковкой фасонных профилей между собой; ограничения, связанные с геометрическими размерами.

Наиболее близким по технической сущности является конструктивное решение сталежелезобетонной плиты перекрытия с использованием металлических пластин, ненапрягаемой и/или напрягаемой арматур и бетона (пат. РФ на полезную модель 73891, зарегистрированный в госреестре полезных моделей РФ 10.06.2008).

Недостатками этого конструктивного решения являются нерациональное использование несущей способности конструкции, связанной с геометрическими характеристиками пластин прямоугольного сечения, так как сжатая часть прямоугольного сечения стремится терять устойчивость, тогда как растянутая зона работает в благоприятных условиях, малому вкладу прямоугольного сечения пластин в изгибную жесткость плиты в зоне максимального действия опорных усилий, невозможность рационального выравнивания пиковых значений изгибающих моментов в зоне действия опорных усилий.

Полезная модель направлена на повышение несущей способности, жесткости, надежности плитных сталежелезобетонных конструкций.

Результат достигается тем, что в плитной сталежелезобетонной конструкции в месте сопряжения с вертикальным конструктивным элементом (колонна, кирпичный столб и т.п.) устроены металлические балки, взаимно перекрестно соединенные между собой, имеющие отверстия во взаимно перпендикулярном направлениях для пропуска арматуры, согласно полезной модели, металлические балки таврового сечения имеют прорези в стенках для их соединения во взаимно перпендикулярном направлениях, с последующей установкой в отверстия ненапрягаемой и/или напрягаемой арматуры и последующим обетонированием. Металлические непрямолинейные балки заданной длины и с габаритной высотой равной толщине плитной сталежелезобетонной конструкции, в необходимом количестве устанавливаются в каждом направлении армирования.

Результат достигается также тем, что непрямолинейные металлические балки, имеющие в поперечном сечении тавр в одном направлении ориентированы полками вверх, а в другом - вниз.

Результат достигается также тем, что криволинейные металлические балки образуют арочную перекрестную систему, а при выполнении металлических балок трапециевидного очертания - решетчатую усеченную пирамиду.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показан фрагмент плана плитной сталежелезобетонной конструкции с устройством металлической решетки из непрямолинейных балок.

На фиг. 2 показано сечение А-А фундаментальной плиты, проходящее через колонну в области металлической решетки.

На фиг. 3 показано сечение А-А плиты перекрытия, проходящее через колонну в области металлической решетки.

На фиг. 4 показаны металлические арочные балки, устанавливаемые в одном направлении армирования, при сборке решетки на месте.

На фиг. 5 показаны металлические арочные балки, устанавливаемые в перпендикулярном направлении армирования, при сборке решетки на месте.

На фиг. 6 и 7 показаны металлические балки в одном и другом направлениях из трапециевидных элементов.

Сталежелезобетонная конструкция состоит из металлических балок 1, ненапрягаемой и/или напрягаемой арматуры 2 и бетона.

Металлическая решетка включает металлические непрямолинейные балки 1 с отверстиями 3 в верхней и нижней зонах плиты 4. После устройства отверстий 3 в металлических криволинейных балках 1 выполняется сборка металлических балок 1 во взаимно перпендикулярном направлении посредством прорезей 5 в них в металлическую решетку путем соединения балок 1 между собой на сварке. В отверстия 3 нижней зоны во взаимно перпендикулярных направлениях устанавливают арматурные стержни 2, а в верхней зоне металлической решетки в отверстия 3 также устанавливают арматурные стержни 2, затем выполняют бетонирование с обязательным вибрированием бетонной смеси. Требуемое количество металлических балок 1 и арматуры 2 определяют расчетом из условий действия будущих эксплуатационных нагрузок.

За счет совместной работы металлических криволинейных балок 1, ненапрягаемой и/или напрягаемой арматуры 2 и бетона можно значительно увеличить прочностные характеристики сечения при изгибе и на поперечную силу, решить проблему продавливания горизонтальных конструктивных элементов. Данное конструктивное решение позволяет оптимальным образом использовать прочностные свойства строительных изделий и материалов - металлических балок 1, ненапрягаемой и/или напрягаемой арматуры 2 и бетона.

Металлическая решетка из перекрестных непрямолинейных балок обеспечивает совместную работу металлических балок, арматуры и бетона по всей высоте сечения, что в свою очередь позволяет выравнивать в опорной части плиты пиковые значения изгибающих моментов, действующих в плитных сталежелезобетонных конструкциях, сглаживать поперечные усилия. В результате опорная область сталежелезобетонной конструкции плиты, ограниченная нулевыми моментами перекрытия, будет иметь повышенную несущую способность на действие сосредоточенных усилий (например, от колонн).

Повышение жесткости и несущей способности по поперечной силе и на продавливание продиктовано наличием в сталежелезобетонной конструкции металлических непрямолинейных балок, размещаемых взаимно перпендикулярно и на всю высоту плиты и работающих совместно с арматурой и бетоном, и обладающих более высокими прочностными свойствами за счет арочного эффекта металлических балок и восприятия распора арок арматурой, пропущенной через отверстия непрямолинейных балок по сравнению с обычным железобетонным сечением.

Устройство криволинейных металлических решеток применимо в плитных сталежелезобетонных конструкциях любой толщины (тонкие, средней толщины, толстые). Значительный экономический эффект, связанный с уменьшением расхода бетона и общего расхода металла, достигается путем передачи распора арок на арматурные стержни, рационального использования положительных качеств (арочного эффекта) металлических криволинейных балок, арматуры и бетона.

1. Плитная сталежелезобетонная конструкция, включающая металлические балки, взаимно перекрестно соединенные между собой и имеющие отверстия для пропуска арматуры, ненапрягаемую и/или напрягаемую арматуру, объединенные монолитным бетоном, отличающаяся тем, что металлические балки таврового сечения выполнены криволинейными или ломаного очертания, в стенках которых предварительно выполнены прорези для их соединения во взаимно перпендикулярном направлениях.

2. Плитная сталежелезобетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что непрямолинейные металлические балки, имеющие в поперечном сечении тавр, в одном направлении ориентированы полками вверх, а в другом - вниз.

3. Плитная сталежелезобетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что криволинейные металлические балки образуют арочную перекрестную систему.

4. Плитная сталежелезобетонная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что непрямолинейные металлические балки выполнены трапециевидного очертания и образуют решетчатую усеченную пирамиду.