Безригельный каркас с монолитным перекрытием
Конструкции безригельного каркаса
В регионах Урала и Сибири наибольшее распространение получила модификация систем типа КУБ, называемая «Конструкции безригельного каркаса» или КБК. Конструкции Безригельного Каркаса (КБК) были разработаныв 2006 году ОАО «12 Военпроект» совместно с ЦПО при Спецстрое России по заказу ООО ПЦ «КУБ-Сибирь». В итоге родился совершенно новый комплект документации конструктивной системы, который в 2007 году прошел сертификацию в ФГУП «ЦПП» г. Москва на соответствие требованиям нормативных документов в области строительства. В КБК одновременно совмещены все плюсы и эффективные особенности сборно-монолитных систем «УСМБК», «КУБ-1», «КУБ-2», «КУБ-3» на основании их реализации в строительстве, а также применены инновационные разработки, подтвержденные экспериментальными работами.
КБК – универсальная система, применяемая для строительства практически всего спектра городских сооружений: зданий жилого, социально-культурного, административного и бытового назначения, многоуровневых парковок, складов, некоторых производственных сооружений. За основу КБК была выбрана отечественная разработка - система безригельного каркаса «КУБ-2.5». Она в течение многих лет применялась в нашем военно-строительном комплексе, была отработана с конструкторской точки зрения и адаптирована к существующей российской технологической культуре в строительной промышленности. Модификация системы КУБ под аббревиатурой УСМБК использовались при строительстве объектов Министерства обороны в различных странах.
По срокам строительства безригельные системы могутконкурировать только зданиявозводимые из железобетонных панелей. Но качество панельного жилья не отвечает современным требованиям. В частности, многих покупателей не устраивает невозможность перепланировок и неизбежная однотипность возводимых зданий.
Преимущество безригельного каркаса КБК, прежде всего, заключается в ограниченном наборе составляющих элементов, с одной стороны, и в богатстве возможностей внутренних планировочных решений, создания неповторяющегося набора квартир из комнат и объемов, использовании местных материалов для устройства внешних ограждающих стен и внутренних перегородок, с другой стороны. Проще решается проблема перепланировки внутренних пространств.
Преимущества сборнойбезригельной системы КБК с экономической точки зрения подтверждаютсятем фактом, что в Сибири и на Урале не единичны случаи, когда подрядчики, применяющие конструктивную безригельную систему строительства, выигрывали тендеры у компаний, строящих в «монолите».
Система КБК дает возможность на единой промышленной, технологической основе строить как комфортное, так и «элитное» и «социальное»жильё. Причём, «социальное» или «элитное» назначение жилья реализуется за счет объема, отделки и т.п. При этом система КБК позволяет (при необходимости) без сноса, путем перепланировки, превратить ранее «социальный» дом в «элитный» или наоборот.
Система КБК значительно лучше приспособлена под сложные условия строительства. Она более индустриальная: применяется меньше монолитного бетона на строительной площадке, а значит, возникает меньше сложностей зимой. Нет необходимости привлекать большой штат квалифицированных сотрудников и спецтехники. Таким образом, основная масса проблем переносится на завод. Обеспечение качества каркаса в значительной мере лежит на заводе и зависит от качества металлоформ. Такая система менее трудоемкая и по скорости возведения здания превосходит практически любую другую. Так, в день бригада из 5-6 человек спокойно монтирует 200кв. м (при наличии железобетона).
Если говорить о технической стороне технологии, то можно отметить, что система конструкций предусматривает применение неразрезных (многоэтажных) колонн сечением 400 (мм) х 400 (мм) с предельной длиной 9900 (мм). При стыке колонн предусматривается принудительный монтаж, состоящий в сопряжении фиксирующего стержня верхней колонны с патрубком верхнего торца нижней колонны. В местах примыкания перекрытий (на высоте этажа) в колоннах предусмотрены шпонкообразные вырезы, в пределах которых арматура колонны обнажена.
Система конструкций безригельного каркаса «КБК» предусматривает применение панелей перекрытия заводского изготовления максимальными размерами 2980 (мм) х 2980 (мм) х 160 (мм).
Панели перекрытия в зависимости от местоположения в каркасе могут быть надколонные (НП), межколонные (МП) и средние (СП).
Монтаж конструкций ведётся в следующем порядке: монтируются колонны и замоноличиваются в фундаменте; устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели; далее монтируются межколонные и средние панели. При установке панелей арматурные выпуски торцов совмещаются таким образом, что образуется петля, в которую вставляется арматура.
Система конструкций безригельного каркаса предназначена для строительства широкого спектра городских сооружений (жилых, общественных и вспомогательных зданий административно-бытового назначения). С использованием сборно-монолитнойбезригельной системы возводятся не только высотныездания, но и школы, детские сады и т.п.
Такая универсальность системы «КБК» обеспечивается за счёт сочетания следующих свойств:
а) Несущую основу каркаса здания в «КБК» составляют колонны и плиты перекрытия, выполняющие роль ригелей, для элементов жёсткости используют связи или диафрагмы, что позволяет обеспечить в зданиях пролёты 3.0, 6.0 м, высоту этажей в зданиях 2.8, 3.0, 3.3 и 3.6 при основной сетке колонн 6 х 6 м.
Несущая способность перекрытий позволяет использовать каркас в зданиях с интенсивностью расчетных нагрузок на этаж до 1200 (кг/м2).
б) Конструкция стен предполагает выполнение ими только ограждающей функции. Стены могут разрабатываться с поэтажной разрезкой, т.е. опираться на плиты перекрытия и передавать вертикальную нагрузку от собственного веса на плиты перекрытия каждого этажа; навесными или самонесущими, что даёт возможность максимального использования для ограждающих конструкций местных не конструкционных материалов, в том числе монолитных стен.
в) В зданиях высотой до 5 этажей в обычных условиях строительства применяется рамная конструктивная схема без использования дополнительных элементов жесткости, в остальных случаях – рамно-связевая конструктивная схема, в которой используются связи или диафрагмы.
Система рассчитана на возведение зданий высотой до 25 этажей (до 75 метров) в обычных условиях строительства. В районах с сейсмичностью до 9 баллов включительно по 12 – бальной шкале применение «КБК» ограничено требованиями таблицы 8* СНиП II-7-81* «Строительство в сейсмических районах» для каркасных зданий.
Конструктивные элементы КБК изготавливаются и монтируются с применением единого технологического оборудования. Каркас монтируется полностью из изделий заводского изготовления с последующим замоноличиванием узлов, в конечной стадии конструкция является монолитной.
Таким образом, формообразующие возможности каркаса в системе «КБК» имеют широкие диапазоны количества этажей и архитектурно-пространственных решений. Система КБК позволяет использовать широкий спектр пластики фасада, создавать пространственно интересные нетиповые планировки, отвечающие поставленной задаче.
Расчёт параметров безригельного каркаса с плоскими перекрытиями производится с использованием расчётных моделей, реализуемых программными комплексами с применением программных продуктов высокого уровня (ПК SKAD; ПК ING +; ПК «ЛИРА» и других).
Одним из основных отличий системы КБК от системы КУБ 2,5 является адаптация системы под требования действующего законодательства и получение необходимых сертификатов.
Во-первых, система «КБК» комплектуется отдельным пакетом документации – «Конструкция безригельного каркаса для многоэтажных жилых и общественных зданий». Данный комплект документации сертифицирован ФГУП «ЦПП» г. Москва на соответствие требованиям нормативных документов в области строительства. Выдан сертификат № POCCRU.CP48.C00047 от 05.04.2007 г.
Во-вторых, в целях подтверждения огнестойкости элементов каркаса зданий на основе «КБК» в 2008 году в ЗАО «ЦСН «Огнестойкость-ЦНИИСК» г.Москва проведены сертификационные испытания надколонной (НП 30-30-8, ТУ 5842-001-08911161-2007) и средней (СП 30-30-6, ТУ 5842-001-08911161-2007) железобетонных плит перекрытия (изготовитель плит ФГУП «ДОКСИ при Спецстрое России»).
Испытания надколонной железобетонной плиты проводились под равномерно-распределенной нагрузкой в 700 кг/м2.Обогреваемая поверхность надколонной плиты – сторона плиты с рабочей арматурой предельных состояний не достигла и соответствует пределу огнестойкости не менее REI 180. Для средней железобетонной плиты перекрытия предел огнестойкости составил REI 120.
На основании полученных результатов испытаний, органом сертификации ЗАО «ЦСН «Огнестойкость-ЦНИИСК» г.Москва выданы сертификаты пожарной безопасности для всей номенклатуры панелей перекрытия безригельного каркаса КБК.
В-третьих,с целью подтверждения сейсмостойкости и оценки пригодности системы конструкций безригельного каркаса для строительства в сейсмических районах, с 22 по 29 августа 2008 года по заказу ООО ПЦ «КУБ-Сибирь» в г.Перми были успешно проведеныстатические и динамические испытания фрагментов здания. Испытаниям подверглись два экспериментальных трёхэтажных фрагмента здания из элементов системы «КБК» в натуральную величину с имитацией рабочей нагрузки с целью ее обоснованного применения в строительстве на площадках сейсмичностью до 7-9 баллов по шкале MSK-64. В конструкции первого фрагмента здания в качестве элементов жесткости использовались связи, в конструкции второго – железобетонные диафрагмы.
Испытания проведены Некоммерческой организацией «Российская Ассоциация по сейсмостойкому строительству и защите от природных и техногенных воздействий» (НО РАСС) при участии ОАО "12 Военпроект" (г.Новосибирск), ООО «КБК-Урал» (г.Пермь), ФГУП «ЦПО» при Спецстрое России (г.Воронеж).
По результатам испытаний подтверждена сейсмостойкость каркаса КБК до 9 баллов – при использовании в качестве элементов жесткости железобетонных диафрагм, до 7 баллов – при использовании связей. Российской Ассоциации по Сейсмостойкому Строительству и защите от природных и техногенных воздействий (РАСС) выдано заключение от 06.11.2008:
«Строительная система КБК на основе конструкций Безригельного каркаса РЕКОМЕНДУЕТСЯ к применению при строительстве зданий на площадках сейсмичностью 7-9 баллов по шкале MSK-64 при ограничениях, установленных требованиями таблицы 8* СНиП II -7-81* «Строительство в сейсмических районах» для каркасных зданий».
Вышесказанное позволяет сделать ряд выводов.
1. Соответствие технологии КБК действующему законодательству позволяет применять её без каких-либо ограничений и сложностей в любых регионах нашей страны, в том числе и сейсмоопасных, при этом экспертиза проектной документации в уполномоченных федеральных органах исполнительной власти и органах власти субъектов Российской Федерации проходит без особенностей.
2. Технология КБК предоставляет полную и достоверную прогнозируемость сроков возведения каркаса здания. Так, уже на стадии эскизного проекта, после согласования планировок этажей, застройщик может заключить договор с заводом ЖБИ на изготовление конструктивных элементов каркаса здания, а крайне ограниченное применение монолитного бетона на стройплощадке сводит к минимуму сезонное изменение темпов строительства, либо его приостановку. Всё это позволяет правильно оценить застройщику свои возможности и уложиться в заданные контрактом сроки и стоимость, что особенно актуально при выполнении работ по государственным заказам.
12.2.2. Безригельные каркасы
Безригельный каркас - конструктивная система с плоскими перекрытиями, опирающимися непосредственно на колонны без вспомогательных балок-ригелей.
Безригельные каркасы в архитектурном отношении имеют значительные преимущества:
- плоские перекрытия имеют общую высоту в 2-3 раза меньшую, чем перекрытия в каркасно-ригельных системах;
- перекрытия с гладкими потолками способствуют применению свободной планировки и трансформации помещений путем устройства мобильных перегородок, не связанных жестко с перекрытиями;
- консольные участки перекрытий по периметру позволяют выполнять более сложные конфигурации фасадных плоскостей, устраивать лоджии, террасы, веранды без дополнительных конструктивных элементов;
- наличие гладкого потолка позволяет отказаться от дорогостоящих подвесных потолков.
Безригельные каркасы имеют и технико-экономические преимущества: упрощается монтаж опалубки благодаря отсутствию ригелей (при монолитном способе производства), уменьшается площадь последующей обработки потолка и упрощаются отделка, прокладка под потолком трубопроводов, устройство теплоизоляции и т.д.
Наряду с отмеченными преимуществами безригельные системы имеют недостатки, препятствующие массовому их распространению в практике строительства: величины пролетов безбалочных перекрытий более ограничены, чем в традиционных ригельных системах; не во всех случаях изготовление плоских перекрытий дешевле и проще ригельных; усложнены расчет и оценка действительной работы конструкций перекрытий.
Однако эти недостатки, в основном конструктивного характера, при дальнейшем совершенствовании систем могут быть устранены. Архитектурные качества безригельных систем все больше привлекают внимание архитекторов и конструкторов. Многочисленные поиски специалистов разных стран привели к различным конструктивным решениям. Многие варианты безригельного каркаса прошли экспериментальную проверку и вошли в строительную практику.
Интересная каркасная безригельная система разработана в бывшей Югославии - конструктивная система ИМС, нашедшая широкое применение и в других странах. Основная идея системы ИМС заключается в том, чтобы при минимальном количестве типоразмеров конструктивных элементов этой серии создавались разнообразные типы зданий. Действительно, на основе ИМС, помимо жилых зданий, можно проектировать общественные здания и промышленные объекты. ИМС можно рассматривать как открытую конструктивную систему, позволяющую строить разнообразные здания, применять различные ограждающие конструкции и в процессе эксплуатации переделывать объект в зависимости от функциональных потребностей.
Сборная система ИМС (рис. 12.77) основана на планировочной сетке колонн с квадратными или прямоугольными ячейками, имеющими параметры от 3х3 до 7,2х7,2 м. Каждая ячейка состоит из четырех колонн и расположенной между ними плиты перекрытия. В системе принят конструктивный принцип предварительного напряжения перекрытий, осуществляемого пучками струн арматуры, протянутых через отверстия в колоннах на уровне плит перекрытий и расположенных в свободном пространстве между боковыми бортами соседних плит. После обетонирования пучков струн сборные плиты превращаются в единый сборно-монолитный диск перекрытия.
Рис. 12.77. Безригельный каркас ИМС (бывш. Югославия): а - общий вид; б - вариант с ребристыми плитами; в - вариант с пустотно-замкнутыми плитами; 1 - колонна; 2 - рядовая плита; 3 - консольная плита; 4 - бортовой элемент; 5 - арматура натяжная
Колонны - основные несущие элементы каркаса - выполняются многоэтажными (до трех этажей). Сборные плиты перекрытий применяют рядовые (с опиранием на четыре колонны) и консольные, опирающиеся только на две колонны и служащие для увеличения площади помещений или устройства лоджий и балконов.
Болгарский каркас (рис. 12.78) - принципиально другая безригельная система, решенная на иной конструктивной основе. Эта система отличается разрезкой перекрытия на плиты, конструкцией и монтажом перекрытия.
Рис. 12.78. Болгарский безригельный каркас: а - компоновочная схема; б - фрагмент разреза; 1 - колонна; 2 - основная межколонная плита; 3 - промежуточная плита; 4 - пучковая арматура в специальных каналах
Главными элементами болгарского каркаса являются колонны и плиты перекрытий двух типов: основные и промежуточные (плиты-вкладыши). Основные плиты имеют на торцах, вдоль продольной оси, пазы для прохождения колонн. Каркас монтируют следующим образом: сначала выставляют колонны, затем на них устанавливают основные плиты, опирая на две точки, между ними вставляют промежуточные плиты. Монтаж осуществляется с помощью инвентарных металлических приспособлений, которые крепятся к колоннам и основным плитам. После монтажа колонн и плит перекрытий осуществляется их обжатие пучковой арматурой, размещаемой в специальных каналах плит и в швах между плитами. После напряжения арматуры в двух направлениях замоноличивают швы и инъецируют каналы цементным раствором.
В основу каркаса положена планировочная сетка с укрупненным модулем 600 мм; шаг колонн может изменяться от 2,4 до 7,2 м как в продольном, так и в поперечном направлениях.
Несколько предложений по безригельным конструкциям разработаны в Украине. Среди них - грибовидный каркас, примененный в проектах различных типов общественных зданий (рис. 12.79).
Рис. 12.79. Безригельный грибовидный каркас с плоскими перекрытиями (Украина): а - на треугольной сетке колонн со стороной 3,2 м; б - на треугольной сетке со стороной 6,6 м; 1 - колонна; 2 - надколонная (капительная) плита; 3 - пролетная плита; 4 - доборная фасадная плита
Грибовидный каркас вписывается в структурную сетку на основе равностороннего треугольника со стороной 3,2 м и состоит из двух основных элементов: колонны и шестиугольной плиты перекрытия. Каждая плита опирается в центре на колонну, образуя своеобразный грибок. Примыкая друг к другу боковыми гранями, грибки объединяются в сотовую структуру и после сварки и замоноличивания превращаются в единую пространственную систему. Благодаря частому шагу колонн и пространственной работе каркаса высота ребер плит доведена до 15 см, а вся толщина перекрытия с конструкцией пола составляет 20 см.
Из шестигранных элементов грибовидного каркаса можно создавать самые разнообразные архитектурно-конструктивные композиции. Несмотря на художественные достоинства, эта разновидность каркаса имеет серьезный планировочный недостаток, ограничивающий его применение. Частый шаг колонн, расположенных в шахматном порядке, затрудняет функциональное решение большинства типов зданий, особенно при широком корпусе.
Модификация этой системы привела к варианту каркаса, в котором, наряду с основными плитами перекрытий, опирающимися центрично на колонны, имеются пролетные плиты, опертые на основные (рис. 12.79 б). Введение пролетных плит перекрытий позволило резко увеличить размер треугольной планировочной сетки (с 3,2 до 6,6 м), что значительно улучшило архитектурные качества каркаса.
Каркас с консольно-ригельными плитами (рис. 12.80) запроектирован для планировочной сетки 6х6 м и включает три основные сборные железобетонные элемента - колонну на этаж, надколонную ребристую плиту, асимметрично опирающуюся на колонну и торец соседней плиты, а также плиту-вкладыш.
Рис. 12.80. Каркас с консольно-ригельными асимметрично опертыми надколонными плитами (Украина): а - общая схема; б - схема раскладки плит перекрытий; 1 - надколонная плита; 2 - плита-вкладыш; 3 - разрезка в местах, близких к линиям нулевых моментов
Преимущества каркаса: простота узлов соединений и монтажа элементов, возможность взаимного смещения рядов колонн, т.е. трансформации планировочной сетки, и возведения зданий сложной конфигурации.
Пространственная жесткость здания обеспечивается сборно-монолитным соединением плит и колонн, работающих в двух направлениях. Для восприятия горизонтальных нагрузок в каркасах выше двух этажей необходима установка диафрагм жесткости.
Конструкции безригельного каркаса серии 1.420.1-14 (рис. 12.81) разработаны для применения при проектировании и строительстве зданий холодильников, мясокомбинатов, молокозаводов, рыбоперерабатывающих предприятий и других объектов, для которых по условиям технологии производства необходимы или предпочтительны беспустотные перекрытия, образующие в помещениях гладкие потолки.
Рис. 12.81. Безригельный каркас серии 1.420.1-14: а - схема формирования каркаса; б - двухэтажная колонна с высотой этажа 4,8 м; в - капитель; г - армирование капители; д - межколонная плита; е - армирование межколонной плиты; ж - пролетная плита; з - сопряжение капители с колонной; и - сопряжение межколонной плиты с капителью; 1 - колонна; 2 - капитель; 3 - межколонная плита; 4 - пролетная плита; 5 - выпуски арматуры; 6 - пазы; 7 - строповочное отверстие; 8 - закладные детали; 9 - подъемная петля; 10 - арматурный каркас; 11 - арматурные сетки; 12 - стальные монтажные столики; 13 - бетон замоноличивания; 14 - арматурные вставки; 15 - обетонировка монтажных столиков
Типовые конструкции многоэтажных производственных зданий разработаны для схем со следующими параметрами: сетка колонн 6x6м; этажность - 3-5; высота этажа - 4,8 и 6 м; высота подвала - 3,6 м.
Несущие конструкции здания представляют собой сборный железобетонный каркас, решенный по рамной схеме с жесткими узлами (рис. 12.81 а). Каркас состоит из четырех элементов: колонн, капителей, плоских межколонных и пролетных плит сплошного сечения. Размеры элементов перекрытий (в плане) 3х3 м; колонны квадратного сечения размером 450х450 мм без консолей, разрезка многоэтажная.
По периметру всех сборных элементов перекрытия предусмотрены пазы для образования бетонных шпонок. Жесткие соединения сборных элементов каркаса выполняются с помощью сварных соединений с последующим тщательным заполнением пазов бетоном. Шпоночные сопряжения элементов являются основной отличительной особенностью конструктивного решения безбалочных каркасов данной серии.
Сборно-монолитная система КУБ-2,5 (каркас универсальный безригельный) позволяет строить жилые дома, здания общественного назначения в едином конструктивном ключе, по единой технологии изготовления и монтажа строительных конструкций. Система представляет собой связевый каркас, состоящий из многоэтажных неразрезных колонн прямоугольного сечения и сплошных плит перекрытий (рис. 12.82). КУБ-2,5 соответствует уровню прогрессивных современных индустриальных каркасных конструкций. Отличительная особенность системы - монтаж плит перекрытия на колонну и соединение плит перекрытий между собой производятся без поддерживающих элементов.
Рис. 12.82. Сборно-монолитный безригельный каркас КУБ-2,5: а - монтажная схема; б - стык колонн; в - узел «колонна-плита»
Конструкция стыков колонн исключает сварку, так как стык колонн сечением 400х400 мм предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца колонны должен войти в патрубок верхнего торца нижней колонны.
Конструкции каркаса предполагают высоту этажей 2,8; 3,0; 3,3 м при основной сетке колонн 6x6м. При необходимости высоту этажа можно увеличить до 6 м, а шаг колонн - до 12 м.
Конструкции КУБ-2,5 применяются при возведении общественных зданий в 1-3 этажа большой пролетности с техподпольем и жилых зданий в 4-22 этажа.
Монолитные безригельные каркасы проектируют на основе квадратной или прямоугольной сетки колонн, при этом соотношение между большим и меньшим пролетами ограничивается как 4/3. Наиболее рациональна квадратная сетка колонн 6x6 м.
В монолитных безригельных каркасах сплошная железобетонная плита опирается непосредственно на колонны с капителями (рис. 12.83). Капители обеспечивают жесткое сопряжение плиты с колоннами и прочность плиты на продавливание по периметру колонны, уменьшают расчетный пролет плиты. Капители колонн конструируют в виде усеченной пирамиды с углом наклона граней 45° или двойной усеченной пирамиды ломаного очертания.
Рис. 12.83. Монолитный безригельный каркас: а - капители колонн и их армирование; б - расположение рабочей арматуры в плите (план); в - фрагмент разреза каркаса с изображением армирования плиты; 1 - рабочая арматура; 2 - конструктивная арматура
Толщину монолитной плиты принимают из условия ее необходимой жесткости в пределах 1/32-1/35 от величины наибольшего пролета. Плиты армируют плоскими или рулонными сварными сетками. При этом пролетные изгибающие моменты воспринимаются сетками, уложенными в нижней зоне, а опорные - в верхней зоне плиты.
Один из эффективных вариантов монолитного безригельного каркаса для зданий с мелкоячеистой планировочной структурой - вариант с узкими колоннами в виде коротких стенок-диафрагм без капителей (рис. 12.84).
Рис. 12.84. Монолитный безригельный каркас с колоннами в виде коротких стенок-диафрагм: а - фрагменты фасада и плана каркаса здания коридорного типа; б - возможные формы сечений колонн; в - формы колонн переменного сечения по высот
Колонны такого вида позволяют использовать их в качестве ограждающих элементов при одновременном уменьшении пролетов плит и увеличении жесткости каркаса. Колонны могут быть не только плоскими, ориентируемыми на плане в разных направлениях, но и пространственными (рис. 12.84 б), логично вписывающимися в планировочную структуру здания.
Данная система является открытой, позволяет создавать разнообразные объемно-планировочные решения жилых, учебных, административных и других зданий со средними по величине пролетами - до 7,5 м.
1.13.4 Каркас безригельный системы зданий «куб»
Устаревшая индустриальная база крупнопанельного домостроения, большая трудоемкость и зависимость от погодных условий в каркасно-монолитной схеме становятся препятствием на пути реализации поставленной перед строителями задачи увеличения объема возводимого жилья. Альтернативой в сложившейся ситуации может стать строительство сборно-каркасных зданий серии «КУБ» (каркас универсальный безригельный).
Система разработана для возведения зданий, как в обычных условиях, так и в условиях повышенной сейсмической активности, и может использоваться для строительства практически всего спектра сооружений: жилых и общественных зданий, складских комплексов, многоярусных стоянок автотранспорта и т.д.
На сегодняшний день конструктивная строительная система безригельного каркаса «КУБ» - это единственная строительная система, в которой каркас является полносборным. Применяемая в этой системе заводская технология изготовления элементов зданий максимально переносит затраты труда строителей в цеховые условия, тем самым значительно сокращает сроки строительства.
От традиционных сборно-каркасных систем строительную систему «КУБ» отличает, прежде всего, отсутствие ригелей (роль которых выполняют плиты перекрытия), а также использование многоярусных колонн без выступающих частей.
Каркас универсальный безригельный монтируется из колонн квадратного сечения 400×400 мм с длиной до 15 м и плоских панелей перекрытия, толщина которых 160 мм, а размеры в плане - 2,98×2,98 м.
Панели перекрытий, в зависимости от расположения, подразделяются на надколонные, межколонные и средние.
Железобетонный каркас решен по рамной схеме с жесткими узлами. По периметру всех сборных элементов перекрытия предусмотрены пазы для образования бетонных шпонок. Соединение сборных элементов каркаса выполняют с помощью сварных соединений с последующим заполнением пазов бетоном.
Пространственная жесткость конструкции обеспечена монолитной связью элементов (перекрытий и колонн) и, при необходимости, включением в систему связей и диафрагм.
Монтаж каркаса универсального безригельного производится в следующем порядке: сначала устанавливаются и выверяются колонны, затем на проектную отметку устанавливаются надколонные панели, после этого межколонные и средние панели монтируются «насухо» при помощи бетонных монтажных столиков, предусмотренных конструкцией панелей, стыки между панелями бетонируются.
Каркас ориентирован на квадратную сетку колонн 6×6 м. Наружные стены выполняют только ограждающие функции и вместе с внутренними перегородками могут быть изготовлены из панелей или местных материалов.
Лестницы, вентблоки, лифтовые шахты выполняют сборными из унифицированных изделий.
Преимущество системы по сравнению с монолитными каркасами:
понижение массы стали в перекрытии (78,9 кг на 1 м 3 при шаге колонн 6х6м);
экономичность (пониженный показатель расхода бетона и стали дает общее снижение стоимости строительства на 5-7%);
высокая скорость и простота монтажа;
минимальное количество вертикальных элементов каркаса представляет возможность свободной планировки помещений;
возможность производить в одних и тех же типах форм сборные элементы, позволяющие строить жилые дома от 2 до 25 этажей.
Безригельный преднапряженный каркас со сборно-монолитным перекрытием (БПК-СМ)
Данная конструктивная схема позволяет использовать совместно сборные конструкции и монолитные железобетонные конструкции с высокой эффективностью использования конструкционных материалов. Все сборные железобетонные конструкции заводского изготовления – типовые многопустотные преднапряженные плиты. При устройстве перекрытий с использованием схемы сборно-монолитного перекрытия значительно сокращается расход арматуры и опалубки. Толщину ригелей можно подобрать как в соответствии с толщиной используемых многопустотных плит, так и не зависимо от них. Данная схема является одной из наиболее экономичных конструктивных схем на основе технологии БПК.
Данная конструктивная схема наиболее актуальна при строительстве жилых зданий, офисных помещений, малых и больших торговых сооружений (магазинов, торговых комплексов, коммерческих складских помещений и т.д.).
Использование конструктивной схемы сборно-монолитного перекрытия на основе технологии БПК позволяет получить помещения площадью до 144 кв.м. и даже более с абсолютно свободной планировкой.
Технические характеристики
- Максимальный пролет - 12 м
- Толщина плиты перекрытия - 22 ÷ 30 см
- Расход арматуры (общий) - 15 ÷ 22 кг/м 2
Примечания
В 2003 году НИИЖБ были проведены испытания стыка примыкания монолитного участка плиты с многопустотной плитой сборно-монолитного перекрытия. Испытания показали следующее:
- Величина усилия, сдвига, при котором происходило разрушение образцов, превышает предельно допустимую величину с учетом коэффициента безопасности в от 2,0 до 2,2 раза.
- На пустотных плитах перекрытия расчленения верхней полки от нижней не происходило. Горизонтальных трещин не наблюдалось.
Проекты серии БПК (безригельный преднапряжённый каркас)
Принципиальной базой проектов БПК (безригельный преднапряжённый каркас) является конструктивно-технологическая схема монолитного каркасного строительства, предполагающая применение технологии предварительного натяжения арматурных элементов в построечных условиях.
Основные преимущества строительной продукции, полученной в результате реализации проектов серии БПК, заключаются в обеспечении следующих показателей:
экономичность (высокий уровень экономической эффективности строительства, предполагающий снижение затрат строительства зданий до 30%); надёжность (высокие качественные характеристики зданий при сокращении длительности строительства за счёт внедрения современных технологий и конструктивных схем возведения); современность (увеличение пролётов до 18,5 м, позволяющих широко варьировать архитектурно-планировочными решениями с повышением функциональности, комфортабельности и удобства эксплуатации).Область применения проектов БПК (безригельный преднапряженный каркас) достаточно широка. В первую очередь это монолитное каркасное строительство жилых зданий и объектов общественного назначения различной этажности: жилые дома, многоэтажные паркинги, коттеджи, таунхаусы, объекты инфрастуктуры, пристройки к существующим зданиям.
Опытным путем доказана рациональность применения рассматриваемых проектов при реконструкции зданий и сооружений с возможностью увеличения объёма застройки.
Безригельный преднапряженный каркас с пустотным перекрытием (БПК-ПС)
Данная конструктивная схема позволяет устраивать большепролетные перекрытия, в том числе рассчитанные на интенсивные нагрузки, в направлении ребер перекрытия. Использование технологии БПК позволило создать легкую плиту, способную воспринимать большие нагрузки на изгиб. Несмотря на то, что общая высота плиты получается достаточно большой, ее вес существенно снижается за счет устройства пустот внутри плиты перекрытия и ее приведенная толщина остается не более 30 см. Нижняя и верхняя поверхности данной плиты плоские, что облегчает последующие отделочные работы. Пустотная плита перекрытия возводится в 2 этапа. Сначала заливается нижняя плита и вертикальные ребра, затем осуществляется преднапряжение нижней плиты, после чего заливается верхняя плита перекрытия. Армирование верхней плиты перекрытия может состоять лишь из металлической сетки малого сечения, поэтому на таких пролетах расход арматуры невелик.
Данная конструктивная схема наиболее актуальна при строительстве парковок и гаражных помещений, производственных и складских зданий, различных спортивных, концертных и выставочных сооружений. Также ее можно применять в сочетании с другими конструктивными схемами в местах, где необходимо устройство перекрытия с большим пролетом в одном направлении (например, переходы между корпусами зданий).
Использование конструктивной схемы пустотного перекрытия на основе технологии БПК позволяет получить помещения площадью 185 кв.м и более с абсолютно свободной планировочной схемой.
Технические характеристики
- Максимальный пролет - 20 м
- Общая высота плиты - 45 ÷ 70 см
- Толщина плиты перекрытия (приведенная) - 25 ÷ 30 см
- Расход арматуры (общий) - 25 ÷ 35 кг/м 2
Примечания
В технических характеристиках указана максимальная длина пролета перекрытия, которая была реализована на объекте. Однако потенциал данной конструктивной схемы полностью не раскрыт. При небольшом увеличении расхода арматуры возможно увеличение пролетов.
Сравнение монолитного ригельного и безригельного перекрытия
Ситуация следующая: имеется сетка колон 9х9 метров. Нужно устроить монолитное перекрытие, по возможности, чтоб потолок был гладким. Возможно ли решение перекрытия без ригелей и капителей? Насколько это неэффективно и невыгодно в сравнении с перекритием, когда по осям будут устроены балки?
. сетка колон 9х9 метров. Возможно ли решение перекрытия без ригелей и капителей. Подмосковье имеется сетка колон 9х9 метров. Возможно ли решение перекрытия без ригелей и капителей? Возможно. Учет расчета на продавливание. Толщина перекрытия 0,03. 0,035L. Это не реальный объект, а студенческая работа. Может посоветуете, что полистать по этому поводу. А то опыта у меня немного, я перечитал Городецкого "Расчет и проектирование высотных монолитных зданий" и Тихонова "Армирование монол. ж/б конструкций"Бондаренко, Суворкин п.41
Голышев раздел 2 глава 7
Байков, Сигалов глава IX
Попов, Чарыев глава 9
Это и многое другое легко найти в download
Ситуация следующая: имеется сетка колон 9х9 метров. Нужно устроить монолитное перекрытие, по возможности, чтоб потолок был гладким. Возможно ли решение перекрытия без ригелей и капителей? Насколько это неэффективно и невыгодно в сравнении с перекритием, когда по осям будут устроены балки?
Читайте также: