Монолітні залізобетонні каркаси з головними і другорядними балками
Монолітні каркаси проектують рамними або рамно-в'язевих (з влаштуванням монолітних діафрагм жорсткості).
Залежно від рішення ригелів (балок) монолітні каркасно-ригельні системи можуть бути двох типів: з головними і другорядними балками в різних напрямках; з балками однакового значення в двох або трьох напрямках (з перекриттями кесонного типу).
У першому типі каркаса другорядні балки спираються на монолітно пов'язані з ними головні балки, а ті, в свою чергу, - на колони (див. Рис. 5.3) .Компоновка другорядних і головних балок в плані може бути різною (при поздовжньому або поперечному їх розташуванні ). При виборі напрямку головних балок враховують призначення будівлі, просторову жорсткість каркаса і ін. Вимоги.
Прольоти головних балок 6-9 (12) м, висота поперечного перерізу 1 / 8-1 / 15 від прольоту, а ширина - 0,4-0,5 висоти.
У кожному прольоті головної балки розташовують від однієї до трьох другорядних балок. По осях колон також мають у своєму розпорядженні другорядні балки. Їх прольоти - 5-7 м, висота поперечного перерізу - 1 / 12-1 / 20 від прольоту, ширина - 0,4-0,5 від висоти.
Типи конструктивно-планувальних осередків
Прольоти монолітної плити перекриття рівні кроку другорядних балок і складають 2-3 м, а товщина плити, в залежності від навантаження, вибирається в межах 1 / 25-1 / 40 прольоту і найчастіше становить 80-100 мм.
Схеми розташування елементів
Мал. 5.3. 1 - колона; 2 - головна балка; 3 - другорядна балка; 4 - монолітна плита перекриття
Каркаси з частим розташуванням балок (1-2 м) в двох або трьох напрямках з однаковим кроком і висотою називають каркасами з кесона перекриттями (див. Рис. 5.4) .Их переваги полягають в порівняно меншій висоті перекриття (балок) і високої архітектурної виразності стель громадських будівель
Мал. 5.4. Монолітні залізобетонні каркаси з перекриттями кесонного типу: а - конструктивно-планувальні осередки; б - фрагмент розрізу
Мал. 5.5. Конструктивна схема каркаса етажерочного типу: а - схема фасаду; б - схема типового поверху; в - схема ростверку; 1 - коробчатий пілон; 2 - ростверк; 3 - каркасно-ригельна структура
Безригельний каркас - конструктивна система з плоскими перекриттями, що спираються безпосередній-но на колони без допоміжних балок-ригелів.
Безрігельной каркаси в архітектурному відношенні мають значні переваги:
• плоскі перекриття мають загальну висоту в 2-3 рази меншу, ніж перекриття в каркасно-ригельні системах;
• перекриття з гладкими стелями сприяють застосуванню вільного планування і трансформації приміщень шляхом влаштування мобільних перегородок, не пов'язаних жорстко з перекриттями;
• консольні ділянки перекриттів по периметру дозволяють виконувати більш складні конфігурації фа-саднити площин, влаштовувати лоджії, тераси, Віра-ди без додаткових конструктивних елементів;
• наявність гладкого стелі дозволяє відмовитися від дорогих підвісних стель.
Безрігельной каркаси мають і техніко-економічні переваги: спрощується монтаж опалубки завдяки відсутності ригелів (при монолітному способі виробництва), зменшується площа подальшої обробки стелі і спрощуються обробка, прокладка під стелею трубопроводів, пристрій теплоізоляції і т.д.
Поряд із зазначеними перевагами безрігельной системи мають недоліки, що перешкоджають масовому їх поширенню в практиці будівництва: величини прольотів безбалкових перекриттів більш обмежені, ніж у традиційних ригельних системах; не у всіх випадках виготовлення плоских перекриттів дешевше і простіше ригельних; ускладнені розрахунок і оцінка действи-котельної роботи конструкцій перекриттів.
Однак ці недоліки, в основному конструктивного характеру, при подальшому вдосконаленні систем можуть бути усунені. Архітектурні якості безригельних систем все більше привертають увагу архітекторів і конструкторів. Численні пошуки фахівців різних країн привели до різних конструктивних рішень. Багато варіантів безригельного каркаса пройшли експериментальну перевірку і увійшли в будівельну практику.
Кілька пропозицій по безрігельной конструкцій розроблені в Україні. Серед них - грибоподібний каркас, застосований в проектах різних типів громадських будівель (рис. 12.79).
Грибоподібний каркас вписується в структурну сітку на основі рівностороннього трикутника зі стороною 3,2 м і складається з двох основних елементів: колони і шестикутної плити перекриття. Кожна плита спирається в центрі на колону, утворюючи своєрідний грибок. Приєднуючись один до одного бічними гранями, грибки об'єднуються в стільникову структуру і після зварювання і замоно-лічіванія перетворюються в єдину просторову систему. Завдяки частому кроку колон і просторової роботі каркаса висота ребер плит доведена до 15 см, а вся товщина перекриття з конструкцією підлоги становить 20 см.
З шестигранних елементів грибовидного каркаса можна створювати найрізноманітніші архітектурно-конструктивні композиції. Незважаючи на художні достоїнства, цей різновид каркаса має серйозний планувальний недолік, що обмежує його застосування. Частий крок колон, розташованих у шаховому порядку, ускладнює функціональне рішення більшості типів будівель, особливо при широкому корпусі.
Модифікація цієї системи привела до варіанту каркаса, в якому, поряд з основними плитами перекриттів, що спираються центрично на колони, є прогонові плити, опертих на основні (рис. 12.79 б). Введення прогонових плит перекриттів дозволило різко збільшити розмір трикутної планувальної сітки (з 3,2 до 6,6 м), що значно поліпшило архітектурні якості каркаса.
Мал. 12.79. Безригельний грибоподібний каркас з плоскими перекриттями (Україна): а - на трикутній сітці колон зі стороною 3,2 м; б - на трикутній сітці зі стороною 6,6 м; 1 - колона; 2 - надколонная (капітельного) плита; 3 - пролітна плита; 4 - додаткова фасадна плита
Каркас з консольно-ригельними плитами (рис. 12.80) запроектований для планувальної сітки 6 х 6 м і включає три основні збірні залізобетонні елементи - колону на поверх, надколонную ребристу плиту, асиметрично спирається на колону і торець сусідній плити, а також плиту-вкладиш.
Мал. 12.80. Каркас з консольно-ригельними асиметрично опертими надколоннимі плитами (Україна): а - загальна схема; б - схема розкладки плит перекриттів; 1 - надколонная плита; 2 - плита-вкладиш; 3 - розрізання в місцях, близьких до ліній нульових моментів
Збірно-монолітна система КУБ-2,5 (каркас універсальний безригельний) дозволяє будувати житлові будинки, будівлі громадського призначення в єдиному конструктивному ключі, за єдиною технологією виготовлення і монтажу будівельних конструкцій. Система являє собою в'язевих каркас, що складається з багатоповерхових нерозрізних колон прямокутного перерізу і суцільних плит перекриттів (рис. 12.82). КУБ-2,5 відповідає рівню прогресивних сучасних індустріальних каркасних конструкцій. Відмітна особливість системи - монтаж плит перекриття на колону і з'єднання плит перекриттів між собою виробляються без підтримуючих елементів.
Конструкція стиків колон виключає зварювання, так як стик колон перетином 400х400 мм передбачає примусовий монтаж, при якому фіксує стрижень нижнього торця колони повинен увійти в патрубок верхнього торця нижньої колони.
Конструкції каркаса припускають висоту поверхів 2,8; 3,0; 3,3 м при основній сітці колон 6x6м. При необхідності висоту поверху можна збільшити до 6 м, а крок колон - до 12 м.
Конструкції КУБ-2,5 застосовуються при зведенні громадських будівель в 1-3 поверхи великий прогонових з техпідпілля і житлових будівель в 4-22 поверхи.
Мал. 12.82. Збірно-монолітний безригельний каркас КУБ-2,5: а - монтажна схема; б - стик колон; в - вузол «колона-плита»
Монолітні безрігельной каркаси проектують на основі квадратної або прямокутної сітки колон, при цьому співвідношення між більшим і меншим прольотами обмежується як 4/3. Найбільш раціональна квадратна сітка колон 6x6м.
У монолітних безригельних каркасах суцільна залізобетонна плита спирається безпосередньо на колони з капітелями (рис. 12.83). Капітелі забезпечують жорстке сполучення плити з колонами і міцність плити на продавлювання по периметру колони, зменшують розрахунковий проліт плити. Капітелі колон конструюють у вигляді усіченої піраміди з кутом нахилу граней 45 ° або подвійний усіченої піраміди ламаного обриси.
Товщину монолітної плити приймають з умови її необхідної жорсткості в межах 1 / 32-1 / 35 від величини найбільшого прольоту. Плити армують плоскими або рулонними звареними сітками. При цьому прогонові через згину моменти сприймаються сітками, укладеними в нижній зоні, а опорні - у верхній зоні плити.
Один з ефективних варіантів монолітного безригельного каркаса для будівель з мелкоячеистой планувальною структурою - варіант з вузькими колонами у вигляді коротких стінок-діафрагм без капітелей (рис. 12.84).
Колони такого виду дозволяють використовувати їх в якості огороджувальних елементів при одночасному зменшенні прольотів плит і збільшенні жорсткості каркаса. Колони можуть бути не тільки плоскими, орієнтована на плані в різних напрямках, але і просторовими (рис. 12.84 б), логічно вписуються в планувальну структуру будівлі.
Дана система є відкритою, дозволяє створювати різноманітні об'ємно-планувальні рішення житлових, навчальних, адміністративних та інших будівель із середніми за величиною прольотами - до 7,5 м.
Мал. 12.83. Монолітний безригельний каркас: а - капітелі колон і їх армування; б - розташування робочої арматури в плиті (план); в - фрагмент розрізу каркаса із зображенням армування плити; 1 - робоча арматура; 2 -конструктівная арматура
Мал. 12.84. Монолітний безригельний каркас з колонами у вигляді коротких стінок-діафрагм: а - фрагменти фасаду і плану будівлі коридорного типу; б - можливі форми перетинів колон; в - форми колон змінного перерізу по висоті
