Монолитное железобетонное перекрытие
Полезная модель относится к строительству, в частности к монолитным перекрытиям многоэтажных жилых и общественных зданий с натяжением канатной арматуры на бетон. Техническим результатом предлагаемых технических решений является повышение прочности, жесткости, трещиностойкости перекрытия, уменьшение прогибов, увеличение пролетов, способность адаптироваться к сложным геологическим условиям основания, сокращение расхода стали и бетона до 50%, а следовательно и облегчение здания в 2-3 раза, и соответственно увеличение высотности зданий и удешевление стоимости фундаментов, особенно в сейсмически активных районах. Монолитное железобетонное перекрытие выполнено из бетона, в массе которого расположена ненапрягаемая рабочая арматура и предварительно напряженная канатная арматура, канаты которой расположены в канатных полосах зафиксированы своими концами и изогнуты в плоскостях, перпендикулярных поверхностям перекрытия в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, причем бетон перекрытия является предварительно напряженным только в канатных полосах или в канатных полосах и в зонах между канатными полосами, в которых величина напряжения меньше чем в канатных полосах. Описаны три способа изготовления перекрытия.
Полезная модель относится к строительству, в частности к монолитным перекрытиям многоэтажных жилых и общественных зданий с натяжением канатной арматуры на бетон.
Известны сборно-монолитные перекрытия и способ их изготовления согласно индустриально-монтажной системе ИМС, монтаж плит перекрытий на временных опорах, укладку между плитами перекрытий напрягаемой канатной арматуры в двух взаимно перпендикулярных направлениях с пропуском арматуры в отверстия, выполненные в колоннах в уровне перекрытия, натяжение арматуры и последующее заполнение швов между плитами и отверстий бетоном (см. статью Б.Копривица "Применение каркасной системы ИМС для строительства жилых и общественных зданий", ж. "Жилищное строительство", N 1, М., 1984, с.30-32). Канаты прокладывают прямолинейно или с эксцентриситетом в зависимости от нагрузки и величины пролета. Производство плит требует больших площадей и затрат. Малое число типоразмеров плит ограничивает планировочные возможности. Весьма трудно обеспечить качественное выполнение стыков плит с колоннами и между собой.
Наиболее близкими техническими решениями к предложенным является монолитное железобетонное перекрытие, выполненное из бетона, в массе которого расположена ненапрягаемая рабочая арматура, расположенная в ортогональных направлениях, и предварительно напряженная канатная арматура, также расположенная в ортогональных направлениях, пропущенная вдоль граней колонн, зафиксированная на торцах перекрытий и размещенная в плоскости, перпендикулярной поверхностям перекрытия, в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, Способ изготовления данного перекрытия заключается в том, что раскладывают в опалубке рабочую арматуру в ортогональных направлениях
и каналообразователи для устройства открытых каналов в перекрытии. Каналообразователи имеют у колонн высоту, равную толщине защитного слоя перекрытия, а в середине каждого пролета - высоту, равную толщине перекрытия. Бетонируют по всей площади перекрытия с образованием открытых каналов, расположенных в ортогональных направлениях с пересечением в местах расположения колонн. После набора прочности уложенного бетона удаляют каналообразователи, вдоль каналов и граней колонн протягивают канатную арматуру, изгибают ее и фиксируют с помощью специальных элементов таким образом, чтобы канатная арматура была изогнута в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, натягивают канаты, фиксируют их концы на торцах перекрытия по периметру каркаса здания и бетонируют указанные каналы с канатной арматурой (RU 2137886, опуб. 20.09.1999).
Недостатком указанного решения являются малая величина усилия обжатия в монолитном перекрытии от натяжения канатов за исключением опорных зон колонн, расположенных по периметру здания. Усилие от натяжения каната "размазывается" по всей ширине перекрытия.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение прочности, жесткости, трещиностойкости перекрытия, уменьшение прогибов, увеличение пролетов, способность адаптироваться к сложным геологическим условиям основания, сокращение расхода стали и бетона до 50%, а следовательно и облегчение здания в 2-3 раза, и соответственно увеличение высотности зданий и удешевление стоимости фундаментов, особенно в сейсмически активных районах.
Технический результат достигается конструкцией монолитного железобетонного перекрытия, выполненного из бетона, в массе которого расположена ненапрягаемая рабочая арматура и предварительно напряженная канатная арматура, канаты которой расположены в канатных полосах зафиксированы своими концами и изогнуты в плоскостях, перпендикулярных поверхностям перекрытия в соответствии с эпюрой
изгибающих моментов, причем бетон перекрытия является предварительно напряженным только в канатных полосах или в канатных полосах и в зонах между канатными полосами, в которых величина напряжения меньше чем в канатных полосах.
Канатные полосы могут быть расположены произвольно под любым углом друг другу, в том числе с пересечением в местах расположения колонн, в том числе и ортогонально.
На фиг.1 показан фрагмент монолитного перекрытия с предварительно напряженной арматурой в зонах канатных полос.
На фиг.2 показан фрагмент монолитного перекрытия с предварительно напряженной арматурой с деформационными швами между зонами канатных полос и зонами между канатными полосами.
На фиг.3 - разрез 1-1 на фиг.1, 2.
Монолитное железобетонное перекрытие выполнено из бетона, в массе которого расположена ненапрягаемая рабочая арматура и предварительно напряженная канатная арматура. Канаты расположены группами в виде параллельных полос 2. Канаты могут быть расположены как с исключением сцепления их с бетоном, так и со сцеплением. Монолитные железобетонные канатные полосы 2 перекрытия опираются на колонны или стены 1. Канаты 5 находятся в специальной оболочке, исключающей сцепление канатов с бетоном, или в каналообразователях, в которые после натяжения инъецирован раствор по специальной технологии.
Канатная арматура 5 проходит криволинейно по всей длине в соответствии с эпюрой изгибающих моментов в вертикальной плоскости, зафиксирована анкерами на торцах перекрытия и полностью передает усилие обжатия только на канатные полосы 2.
Особенность перекрытия заключается в том, что бетон перекрытия является предварительно напряженным только в канатных полосах 2.
Канатные полосы размещаются в зонах, максимальных изгибающих моментов и поперечных сил. Соответственно максимальные значения
предварительного напряжения в этих зонах повышают прочность, жесткость, трещиностойкость перекрытия. Позволяют уменьшить толщину перекрытия или увеличить пролеты, снизить расход рабочей арматуры.
Межканатные зоны 3 армированы ненапрягаемой рабочей арматурой и практически не обжаты. Возможен также вариант, когда зоны 3 между канатными полосами также имеют предварительное напряжение, но его величина в этих зонах меньше, чем в канатных полосах 2.
В предварительно напряженных полосах 2 с высокопрочной канатной арматурой применяется более прочный бетон, чем в зонах 3 между канатными полосами.
Способ изготовления монолитного железобетонного перекрытия по первому варианту осуществляют следующим образом.
Устанавливают колонны 1 и временные опоры, на которые укладывают опалубку (на чертежах не показана), затем раскладывают в опалубке ненапрягаемую рабочую арматуру в зонах 3 между канатными полосами и предварительно напряженную канатную арматуру в канатных полосах 2. Осуществляют бетонирование перекрытие одновременно канатных полос 2 и зон 3 между канатными полосами. Причем модуль упругости бетона укладываемого в канатные полосы 2 должен быть существенно выше модуля упругости бетона укладываемого в зоны 3 между канатными полосами.
Это условие может быть выполнено за счет варьирования классов бетона, например в канатных полосах 2 - бетон класса В40 в зонах 3 между канатными полосами - бетон класса В15, или вида бетона, например в канатных полосах тяжелый бетон в зонах между канатами легкий бетон и т.д.
После набора бетоном канатных полос передаточной прочности выполняется натяжение канатной арматуры.
Канатные полосы отделены швом бетонирования от зон между канатными полосами. Они имеют большую жесткость, и соответственно большая часть предварительного напряжения перераспределяется в зону канатных полос.
Предварительное напряжение будет распределяться между канатными полосами и зонами между ними пропорционально жесткости их сечений.
Способ изготовления монолитного железобетонного перекрытия по второму варианту осуществляют следующим образом.
Устанавливают колонны 1 и временные опоры, на которые укладывают опалубку (на чертежах не показана), затем раскладывают в опалубке ненапрягаемую рабочую арматуру в зонах 3 между канатными полосами и предварительно напрягаемую канатную арматуру в канатных полосах 2. осуществляют бетонирование сначала канатных полос 2, через определенный интервал времени бетонируют зоны 3 между канатными полосами, и после набора бетоном канатных полос 2 передаточной прочности выполняют натяжение канатной арматуры. Причем прочность бетона зон между канатными полосами к моменту натяжения может варьироваться от 0 до передаточной прочности бетона.
Соответственно предварительное напряжение в зонах 3 между канатами может варьироваться в соответствии со значениями прочности бетона в этих зонах к моменту натяжения, в том числе быть равным 0.
Второй способ изготовления монолитного железобетонного перекрытия может дополнять первый способ, поэтому оба способа могут быть использованы одновременно.
Способ изготовления монолитного железобетонного перекрытия по третьему варианту осуществляют следующим образом.
Устанавливают колонны 1 и временные опоры, на которые укладывают опалубку (на чертежах не показана), затем раскладывают в опалубке ненапрягаемую рабочую арматуру в зонах 3 между канатными полосами и предварительно напрягаемую канатную арматуру в канатных полосах 2. Осуществляют бетонирование одновременно канатных полос 2 и зон 3 между канатными полосами. Причем между канатными полосами 2 и зонами 3 между канатными полосами при бетонировании оставляют зазоры 4 - деформационные швы. После набора бетоном канатных полос передаточной
прочности выполняют натяжение канатной арматуры. Деформационные швы 4 обеспечивают передачу предварительного напряжения на зоны 2 канатных полос или на зоны 2 канатных полос и зоны 3 между канатными полосами, в которых величина напряжения меньше чем в канатных полосах.
После натяжения канатной арматуры деформационные швы 4 заполняют бетоном для обеспечения монолитности перекрытия.
Третий способ изготовления монолитного железобетонного перекрытия может дополнять первый способ, поэтому оба способа могут быть использованы одновременно.
1. Монолитное железобетонное перекрытие, выполненное из бетона, в массе которого расположена ненапрягаемая рабочая арматура и предварительно напряженная канатная арматура, канаты которой расположены в канатных полосах, зафиксированы своими концами и изогнуты в плоскостях, перпендикулярных поверхностям перекрытия в соответствии с эпюрой изгибающих моментов, причем бетон перекрытия является предварительно напряженным только в канатных полосах или в канатных полосах и в зонах между канатными полосами, в которых величина напряжения меньше, чем в канатных полосах.
2. Перекрытие по п.1, отличающееся тем, что канатные полосы расположены с пересечением в местах расположения колонн.
3. Перекрытие по п.1 или 2, отличающееся тем, что канатные полосы расположены ортогонально друг другу.
