плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания

Формула изобретения

1. Плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания, содержащая стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите, верхнюю и нижнюю арматурные сетки из арматурных стержней, отличающаяся тем, что плита дополнительно содержит кольцевые и радиальные арматурные элементы, при этом радиальные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия, причем одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней арматурной сетки, а вторая - на уровне нижнего края нижней полки уголка коробчатого закладного элемента выше нижней арматурной сетки, причем верхние радиальные элементы проходят сквозь коробчатый закладной элемент и жестко связаны с ним, а нижние жестко связаны с нижней полкой уголка коробчатого закладного элемента, а кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент расположен на расстоянии от центра отверстия, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R =R _-1+R _-1· ,

где R _-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

- угол между радиальными арматурными элементами в радианах.

2. Плита по п.1, отличающаяся тем, что стержни верхней арматурной сетки в своей плоскости развернуты относительно центра отверстия и нижней арматурной сетки на угол 45°.

3. Плита по п.1 или 2, отличающаяся тем, что площадь каждой ячейки верхней арматурной сетки уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты.

4. Плита по п.1, отличающаяся тем, что верхняя арматурная сетка выполнена из двух квадратных арматурных сеток, наложенных одна на другую, причем диагонали одной из них в плане совмещены с осями симметрии другой сетки, площадь ее равна половине площади другой сетки, арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45° к стержням другой сетки.

5. Плита по п.1 или 4, отличающаяся тем, что диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане совпадают.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к строительству и предназначено для использования при возведении сборного безригельного здания или сооружения.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания, содержащая стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите и верхнюю и нижнюю арматурные сетки (Патент РФ №2203369, опубл. 27.04.2003).

Недостатком его является низкая несущая способность плиты и низкая усталостная прочность и долговечность. Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение несущей способности и долговечности конструкции.

Для достижения указанного технического результата плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания содержит стальной коробчатый закладной элемент из уголка вокруг отверстия в плите и верхнюю и нижнюю арматурные сетки из арматурных стержней, при этом плита дополнительно содержит кольцевые и радиальные арматурные элементы, причем радиальные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия, причем одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней арматурной сетки, а вторая - на уровне нижнего края нижней полки уголка коробчатого закладного элемента выше нижней арматурной сетки, верхние радиальные элементы проходят сквозь коробчатый закладной элемент и жестко связаны с ним, а нижние жестко связаны с нижней полкой уголка коробчатого закладного элемента, а кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент расположен на расстоянии от центра отверстия, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R =R _-1+R _-1× ,

где R _-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

- угол между радиальными арматурными элементами в радианах,

при этом стержни верхней арматурной сетки в своей плоскости могут быть развернуты относительно центра отверстия и нижней арматурной сетки на угол 45 градусов, а площадь каждой ячейки верхней арматурной сетки уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты, причем верхняя арматурная сетка может быть выполнена из двух квадратных арматурных сеток, наложенных одна на другую, диагонали одной из них в плане могут быть совмещены с осями симметрии другой сетки, площадь ее равна половине площади другой сетки, арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45 градусов к стержням другой сетки, кроме того, диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане могут совпадать.

Отличительными признаками предлагаемой плиты перекрытия сборного безригельного каркаса здания от указанной выше известной, наиболее близкой к ней являются следующие: силовая арматура содержит кольцевые и радиальные арматурные элементы, радиальные элементы установлены в двух горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия, причем одна плоскость расположена на уровне середины верхней полки уголка ниже верхней арматурной сетки, а вторая - на уровне нижнего края нижней полки уголка коробчатого закладного элемента выше нижней арматурной сетки, верхние радиальные элементы проходят сквозь коробчатый закладной элемент и жестко связаны с ним, а нижние жестко связаны с нижней полкой уголка коробчатого закладного элемента, а кольцевые арматурные элементы установлены осесимметрично центру отверстия в плите ниже верхних радиальных элементов и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент расположен на расстоянии от центра отверстия, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R =R _-1+R _-1× ,

где R _-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

- угол между радиальными арматурными элементами в радианах,

при этом стержни верхней арматурной сетки в своей плоскости могут быть развернуты относительно центра отверстия и нижней арматурной сетки на угол 45 градусов, а площадь каждой ячейки верхней арматурной сетки уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты, причем верхняя арматурная сетка может быть выполнена из двух квадратных арматурных сеток, наложенных одна на другую, диагонали одной из них в плане могут быть совмещены с осями симметрии другой сетки, площадь ее равна половине площади другой сетки, арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45 градусов к стержням другой сетки, кроме того, диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане могут совпадать.

Благодаря наличию этих признаков арматура воспринимает нагрузки в соответствии с изополем изгибающих моментов и напряжений и пропорционально убыванию напряжения, создаваемому в плите под нагрузкой по мере удаления от центра отверстия в плите. Это обеспечивает повышение несущей способности и долговечности конструкции.

Предлагаемая конструкция плиты иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид силовой арматуры плиты в плане (без арматурных сеток), на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 изображена нижняя арматурная сетка, на фиг.4 изображена верхняя арматурная сетка, на фиг.5, 6 изображены варианты арматурных сеток, на фиг.7 изображено изополе перемещений плиты под нагрузкой.

Плита перекрытия сборного безригельного каркаса здания содержит стальной коробчатый закладной элемент из уголка 1 вокруг отверстия 2 в плите, арматурную сетку 4,5 (диаметр арматурных стержней может быть, например, 8÷12 мм) и кольцевые 6 и радиальные верхние 7 и нижние 8 арматурные элементы (диаметром, например, 8÷12 мм). Радиальные элементы 7, 8 установлены в горизонтальных плоскостях с интервалом, равным 20÷40° по окружности с центром, совпадающим с центром отверстия 2, на уровне середины верхней полки 9 уголка 1 и нижнего края нижней полки 10 уголка 1 коробчатого закладного элемента. Верхние радиальные элементы 7 проходят сквозь коробчатый закладной элемент 1 и жестко связаны с ним, а нижние 8 жестко связаны с нижней полкой 10 уголка 1 коробчатого закладного элемент. Кольцевые арматурные элементы 6 установлены осесимметрично центру отверстия 2 в плите ниже верхних радиальных элементов 7 и жестко связаны с ними, причем первый кольцевой элемент 11 расположен на расстоянии от центра отверстия 2, равном расстоянию наиболее удаленной от центра точки закладного элемента из уголка 1, увеличенной на 2-4 диаметра арматуры, а расстояние каждого последующего кольцевого элемента от центра определяется по следующей формуле:

R =R _-1+R _-1× ,

где R _-1 - расстояние от центра ближайшего внутри него кольцевого элемента;

- угол между радиальными арматурными элементами в радианах.

Арматурные стержни арматурной сетки 4 (см. фиг.4) в своей плоскости повернуты относительно осей симметрии отверстия плиты и сторон каждой ячейки нижней арматурной сетки 5 (см. фиг.3) на угол 45 градусов, а площадь каждой ячейки арматурной сетки 4 уменьшена в 3÷4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты.

Верхняя 4 арматурная сетка может быть выполнена из двух квадратных арматурных сеток 12, 13 (см. фиг.5, 6), наложенных одна на другую, причем диагонали одной из них 13 в плане совмещены с осями симметрии другой сетки 12 (см. фиг.5), площадь ее равна половине площади другой сетки, а арматурные стержни одной из сеток повернуты на 45 градусов к стержням другой сетки, диагонали обеих наложенных друг на друга квадратных сеток в плане могут совпадать (см. фиг.6).

Плиту перекрытия изготавливают по агрегатно-поточной технологии в следующей последовательности. В очищенную и смазанную металлическую форму устанавливают нижнюю арматурную сетку 5. В месте отверстия 2 в плите устанавливают стальной коробчатый закладной элемент из уголка 1. Затем устанавливают радиальные арматурные элементами 7, 8 и кольцевые арматурные элементы 6. Причем концы арматурных элементов 7 заводят в отверстия в уголке коробчатого закладного элемента 1. Производят сварку в местах примыкания радиальных арматурных элементов 7, 8 к коробчатому закладному элементу из уголка 1 и кольцевым арматурным элементам 6. Укладывают верхнюю арматурную сетку 4. Во время сборки производят вязку элементов в единый пространственный каркас, арматурные сетки 4, 5 крепят к арматурным элементам с помощью проволоки и все составные элементы фиксируют в пространстве с помощью специальных фиксаторов (не показаны). Затем укладывают и вибрируют бетон. Далее выдерживают конструкцию в тепловой камере и производят распалубку.

Предлагаемая конструкция работает следующим образом.

Введение в конструкцию плиты радиальных 7, 8 и кольцевых 6 элементов увеличивает жесткость конструкции, включает в работу все слои бетона. Благодаря предлагаемому взаимному расположению элементов арматуры плиты напряжения, возникающие в конструкции, равномерно распределяются по всему объему плиты в соответствии с изополем (см. фиг.7) перемещений точек плиты, что обеспечивает повышение сопротивления нагрузкам, несущей способности, трещиностойкости и увеличение срока службы плиты особенно в условиях вибрационного воздействия от сейсмической активности и воздействия близко проходящего транспортного потока в городских условиях эксплуатации. Уменьшение размера ячеек арматурной сетки плиты в 3-4 раза в пределах центральной части плиты, составляющей 40÷60% площади плиты, позволяет распределить нагрузку между элементами арматуры, снизить расход арматурной стали.

Для испытания были изготовлены 3 плиты размером 2980×2980×160 мм с отверстием 420×420. При этом арматурная сетка изготавливалась из арматуры диаметром 10 мм марки А500. Размер ячейки верхней арматурной сетки в центральном квадрате плиты 1800×1800 был 150×150, а по периферии 300×300. Арматура верхней арматурной сетки повернута на 45 градусов относительно арматуры нижней арматурной сетки. Радиальные и кольцевые арматурные элементы изготавливались из арматуры диаметром 10 мм марки А500. Коробчатый закладной элемент изготавливался из уголка 100×63 толщиной полки 6 мм. Для изготовления использовался бетон В25 марки 350. Плиты подвергались испытаниям статической нагрузкой. Превышение расчетной нагрузки плиты в пять раз не вызвало повреждений плит, потерю несущей способности. Испытания показали на повышенное сопротивление нагрузкам.