Колонны с консолями бесконсольные

Рис. 4.6. Колонны с консолями для опирания ригелей: а, в - со скрытыми консолями; б - с трапециевидными консолями; г - с четырехсторонними консолями; д - с квадратной капителью; е - с консольным оголовком; ж, з - со стальными консолями. Бесконсольные колонны: а - с цилиндрическими каналами сверху и снизу; б - с обнажен­ной арматурой в уровне перекрытия; в - с верхними выпусками арматуры; г - с горизонтальными арматурными выпусками для соединения с ригелями; д - с вилкообразным оголовком; е - с плечиками для опирания ригелей

• по классу бетона (например, В15; В25; В30; В45);

• по способу армирования ствола колонны: с периферийным армированием, с центральным армированием, со спиральной арматурой, с металлическими сердечниками, с комбинированным армированием.

А

Б

(А) верхняя часть колонны нижнего этажа с резьбовыми болтами. (Б) Нижняя часть колонны верхнего этажа (на два этажа). Пустоты (карманы) в колоннах позволяют устроить болтовое соединение между колоннами нижнего и верхнего этажа.

Стыки колонн (см. рис. 4.7)подразделяют:

• по устройству: сборные, монолитные, сборно-монолитные, со сваркой продольной арматуры и без сварки;

• по форме: плоские, сферические, с подрезкой бетона в зоне стыка;

• по усилению зоны стыка: металлические, безметальные.

Рис. 4.7. Стыки колонн: а - контактный; б - плоский со стальными опорными пластинами; в - со сваркой продольной арматуры; г - со сваркой стальных оголовников; д, е - болтовые; ж, з - на полимеррастворах; 1 - фиксирующий стержень; 2 - цементно-песчаный раствор; 3 -сетка косвенного армирования; 4 - продольная арматура колонны; 5 - стальная пластина; 6 - сварка; 7 - центрирующий бетонный выступ; 8 - стыковая ниша; 9 - стальной оголовник; 10 - накладка на сварке; 11 - болт; 12 - гнездо; 13 - полимерраствор; 14 - отверстие в колонне; 15 - центрирующая прокладка

Опирание колонны на фундамент осуществляется обычно через сборный железобетонный башмак (рис. 4.8 а). В узле такого типа передача усилий происходит через прочный растворный шов, который, будучи заключенным в обойму, работает на смятие.

Другой тип опирания (рис. 4.8 б)с использованием подколонников пирамидального вида обеспечивает унификацию всех узловых соединений, простоту изготовления подколонника и более простые приемы достижения необходимой точности монтажа.

Рис. 4.8. Опирание железобетонных колони на фундамент: а - через башмак стаканного типа; б - через пирамидальный подколонник; 1 - колонна; 2 - башмак; 3 - подколонник; 4 - фундамент; 5 - бетон; 6 - выпуски арматуры

Железобетонные ригели различают:

• по местоположению в несущей системе: рядовые, фасадные, торцовые, лестничные, коридорные;

• по несущей способности (в кН/м) ригеля (например, 72, 110, 145);

• по пролету: однопролетные, двухпролетные, консольные;

• по форме поперечного сечения: прямоугольные, тавровые с полкой понизу, тавровые с полкой поверху, двутавровые, П-образные, спаренные, двухветвевые и др. (рис. 4.9);

• по типу стыка с колонной: с подрезкой на опоре, с выпусками продольной арматуры, с вертикальными отверстиями, с гнездами и т.п.;

• по способу производства: предварительное напряжение с механическим натяжением арматуры, с электротермическим способом натяжения арматуры и т.д.

Ригели каркасов часто имеют Т-образную форму поперечного сечения с полками понизу для опирания на них плит перекрытий. Такая форма ригеля позволяет уменьшить на толщину плиты перекрытия размер выступающей в интерьер части ригеля и тем самым снизить высоту этажей здания. Ригели в опорной части имеют подрезки, соответствующие размеру консоли колонн, в результате чего сопряжение ригеля с колонной осуществляется без выступающих в интерьер консолей или их частей (имитация рамного узла). Ширина ригелей понизу обычно равна ширине колонн.

Ригели изготавливают из бетона классов В25, ВЗО и В40 и армируют пространственными каркасами, в которые входят плоские каркасы, сетки и закладные детали, объединенные с помощью сварки.

Рис. 4.9. Ригели с опиранием на консоли колонн: а - с подрезкой на опоре; б - с подрезкой и горизонтальными проемами; в - с подрезкой и гнездами для опирания второстепенных балок; г - с зауженными опорными концами; д - с под­резкой на опоре и полками для опирания плит; е - с подрезкой и петлевыми выпусками поперечной арматуры; ж - с выпусками верхней продольной арматуры; з - то же, с полками; и - с выпусками поперечной арматуры; к - с верхними гнездами и отверстиями для установки болтов; л - двутаврового сечения с отверстиями для болтов; м - с гнездами для скрытых консолей колонн; н - спаренный; о - то же, трапециевидного сечения; п - спаренный из Г-образных элементов; р - двухветвевой

Диафрагмы жесткости в системе сборного каркаса формируются из сборных железобетонных элементов (основное решение), а также выполняются из монолитного железобетона в виде замкнутых ядер жесткости (рис. 4.10 а)и решетчатых металлических конструкций (рис. 4.13).

Рис. 4.10. Варианты формирования диафрагм жесткости: а – замкнутых профилей; б – открытых; в – плоских.

Сборные элементы диафрагм жесткости подразделяют:

• по виду поперечного сечения верхней части: консольные (одно- и двухконсольные), бесконсольные;

• по типу горизонтального стыка диафрагм: с закладными деталями в горизонтальном шве, со шпонками, с безметальным контактным стыком;

• по наличию дверных проемов: проемные, беспроемные (глухие), Г-образные (флажок).

Как правило, диафрагмы жесткости - панели на один этаж высотой толщиной 140, 160, 180 мм.

Панели диафрагм жесткости устанавливают в пролетах от колонны до колонны и рассчитывают на совместную с ними работу. В плане панели всегда устанавливают по координационным осям, а по вертикали - таким образом, чтобы швы панелей совпадали с отметкой верха перекрытий. Между собой и с колоннами в вертикальных швах панели связываются в монтажных узлах сварными соединениями, обеспечивающими передачу вертикальных сдвигающих усилий. Передачу горизонтальных сдвигающих усилий обеспечивают монолитные шпоночные соединения панелей в горизонтальных швах (рис. 4.11).Все зазоры в стыках и примыканиях панелей к колоннам и плитам перекрытий зачеканивают цементным раствором и бетоном.

Рис. 4.11. Примеры компоновки диафрагм жесткости в каркасных зданиях.

Рис. 4.13. Металлические связи сборного железобетонного унифицированного каркаса: а – полураскосные; б – портальные; 1 – сборные железобетонные колонны; 2 – связи; 3 – элемент для крепления связей к колоннам; 4 – закладные детали.

Общая устойчивость здания обеспечивается совместной работой горизонтальных дисков перекрытий и вертикальных диафрагм жесткости. Для этого необходимо устройство как минимум трех плоских диафрагм жесткости с горизонтальными осями, не пересекающимися в одной точке, т.е. в каждом температурном блоке здания необходимы две диафрагмы одного направления и одна - другого.

Для увеличения жесткости связевых систем рекомендуется объединять плоские диафрагмы жесткости в пространственные.

Диафрагмы жесткости следует распределять равномерно по плану здания (рис. 4.11).

В отдельных случаях, например при сложной конфигурации, диафрагмы жесткости выполняются в монолитном железобетоне. При этом, если монтаж основных несущих конструкций здания опережает производство работ по возведению монолитных диафрагм, то в местах их установки иногда устраивают металлические связи, служащие в последующем арматурой монолитных диафрагм.

В ряде случаев и, в частности, в производственных зданиях, в связи с требованиями технологии постановка сборных панелей невозможна или связана с потерями производственно-функционального характера. В этих случаях допускается устройство металлических связей (диафрагм жесткости) полураскосного или портального типа (рис. 4.13).

Сопряжения ригелей с колоннами. В зависимости от типа каркаса, назначения, разрезки на элементы и способов их сопряжения стыки элементов воспринимают различные усилия сжатия, растяжения, изгиба или среза, раздельно или в их сочетании друг с другом.

В сборных (сборно-монолитных) каркасах сопряжение ригеля с колонной может осуществляться шарнирно или жестко, на сварке или на болтах, с опиранием на консоли колонн или без консолей.

Шарнирные сопряжения ригелей с колоннами (пример, рис. 4.14 ) применяются при связевом типе каркаса. Ригель опирают на выступающие из колонн короткие железобетонные или стальные консоли, располагаемые под ригелем либо в подрезках ригеля (скрытые консоли). Стыки рассчитываются как свободно лежащие балки на консолях.

Рис. 4.14. Шарнирный узел опирания ригеля на колонну (на сварке): а – общий вид узла б – конструкции узла; 1 – колонна 2 – ригель 3 – настил распорка 4 – закладные детали 5 – верхняя накладка 6 – сварные швы

Широкое распространение получили жесткие стыки с открытыми железобетонными консолями (рис.4.15).По верху консоли закреплен стальной лист. По концам ригелей также предусмотрены опорные стальные листы. При установке ригелей на консоли эти листы соединяются между собой фланговыми швами дуговой электросваркой. Концы верхней арматуры ригелей выступают из бетона и соединяются с горизонтальными концами арматуры, выступающими из колонны. Соединение стержней осуществляется полуавтоматической сваркой в медных формах с заплавлением зазора между торцами арматуры. Швы между торцами ригелей и колоннами и зона сварки верхней арматуры заполняются бетоном. Такой стык является жестким соединением. Каркас из сборных элементов таким образом становится рамной конструкцией.

Рис. 4.15. Жесткий стык ригелей и колонн.1 – стальная накладка; 2 – сварка; 3 – шов замоноличивания; 4 – монтажные уголки; 5 – закладные детали

В зарубежной практике часто применяются болтовые стыки ригелей с колоннами с опиранием концов ригелей на консоли колонн. Ригели между собой соединяются через колонну соединительными тягами (средний узел) или высокопрочными болтами (крайний узел). Анкерные приспособления для концов ригелей располагаются в специальных гнездах и способны передавать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. В случае расположения соединительных тяг в верхней части ригеля передается также и достаточно большой изгибающий момент.

Довольно часто применяются бесконсольные сопряжения ригеля с колонной, монтируемые на строительной площадке с установкой нормальных и наклонных хомутов с замоноличиванием бетоном зоны у грани колонны. Сварка выпусков стержней из колонны и ригелей после расстановки хомутов осу­ществляется в полуцилиндрических подкладках. Такое сопряжение передает значительные горизонтальные силы и достаточно большие изгибающие моменты.