Связевый и рамно-связевый каркасы межвидового применения
В серии 1.020-1/87 применен связевый каркас, а в серии 1.020.1-4 рамно-связевый. Обе серии изготавливаются в единых опалубочных формах. Изделия серий показаны на рис. ниже. В обеих сериях предусмотрено опирание ригелей на скрытую малогабаритную консоль. Такое решение повышает эстетические характеристики здания и упрощает устройство вертикальных и горизонтальных стыков, а также технологических и сантехнических коммуникаций около колонн.
Элементы и узлы сопряжений ригелей с колоннами серии 1.020-1/87 и 1.020.1-4
а - колонны; б, г - ригели и узлы сопряжений с колоннами связевого каркаса; в, д - ригели и узлы сопряжений с колоннами рамного каркаса
Предусмотрена возможность компоновки каркасов с сетками колонн 4,2x4,2; 6x6; 9x6; (6+3+6)х6; 6x12 м и т.д. Высоты этажей могут быть приняты: 3,3; 3,6; 4,8+nхЗ,6; 4,2; 4,8; 6,0+nх4,8; 6,0; 7,2+nх6,0 м. Кроме того, разработан каркас с сеткой колонн 6x12 ми плитами типа 2Т, а также с пролетом
Временная нормативная нагрузка на перекрытие может достигать при сетках колонн 6x6 и (6+3+6)х6 м 11 кПа с многопустотными плитами высотой
Расчетные нагрузки на ригели пролетом
1.020.1-4). Нагрузки на ригель пролетом
В связевом каркасе 1.020-1/87 ригели опираются на колонны шарнирно. Устойчивость каркаса обеспечивается специальными устоями, воспринимающими горизонтальные нагрузки, передаваемые жестким диском перекрытия (см. рис. выше). В качестве устоев могут рассматриваться: вертикальная связевая панель, состоящая из двух колонн, соединенных железобетонными диафрагмами жесткости или металлическими (треугольными, портальными) связями, ядро жесткости вертикальная конструкция, обладающая пространственной жесткостью, выполненная из кирпича, монолитного или сборного железобетона и используемая в качестве лестничной клетки, лифтовой шахты или вертикального коммуникационного канала.
Количество связевых панелей из сборных железобетонных диафрагм или стальных связей на температурный блок в каждом направлении должно быть не менее двух, т. е. не менее четырех на блок, за исключением двухпролетных зданий, где общее количество должно быть не менее трех (точное количество определяется расчетом). Геометрические оси всех связевых панелей, расположенных в одном температурном блоке, не должны пересекаться в одной точке.
Возможно применение в одном здании элементов разной жесткости, когда наряду с вертикальными стальными связями имеются жесткости, обусловленные конструктивными решениями стен (ограждений) вокруг лестниц, лифтов.
В плане здания устои следует располагать таким образом, чтобы расстояние по горизонтали между равнодействующей ветровой нагрузки и центром жесткости здания было минимальным, это уменьшает крутящий момент, который действует на здание. Размещая на плане здания вертикальные устои, следует учитывать, что расстояние между ними не должно превышать некоторого максимального размера, обеспечивающего нормальную работу перекрытия как диска. Работа дисков перекрытий обеспечивается соединением связевых плит и ригелей каркаса. Указанный размер определяется расчетом.
Связи, устанавливаемые в первом этаже, привариваются к закладным деталям фундамента.
Точки пересечения вертикальной оси колонны с осями подкоса и затяжки должны быть максимально сближены (для уменьшения величины дополнительного момента в колонне).
Диафрагмы жесткости также устанавливаются в пролете между колоннами и соединяются между собой и с колоннами путем сварки вдоль вертикальных граней, а также заделкой горизонтальных и вертикальных швов раствором (рис. ниже).
Лестничные клетки, а также шахты лифтов и инженерно-технических коммуникаций (а в промышленных зданиях технологических разводок), занимают значительную площадь (до 10% площади этажа), поэтому целесообразно использование их строительных конструкций в качестве элементов жесткости, обеспечивающих устойчивость здания.
Передача всех горизонтальных нагрузок на одно ядро жесткости в здании с протяженным планом затруднительна вследствие появления закручивания, поэтому следует предусматривать два и более вертикальных устоя или предусматривать установку стальных связей по наружным рядам колонн в качестве меры, предотвращающей кручение.
Конструкции ядер жесткости могут быть сборными железобетонными, состоящими из колонн, объединенных плоскими элементами жесткости (диафрагмами), в том числе выполняющими роль ограждений лестничных клеток, объемными монолитными и смешанными из сборных колонн каркаса и монолитных стен, кирпичными и др.
Порядок монтажа конструкций определяется необходимостью вовлечения в работу элементов жесткости верхнего монтируемого этажа. Монтаж колонн производится после полной сборки и омоноличивания перекрытий нижерасположенных этажей. Замоноличивание стыков колонн может производиться одновременно с устройством первого над стыком перекрытия. В период выполнения работ по замоноличиванию этого перекрытия может монтироваться следующее. При ведении опережающего на один этаж монтажа прочность нижерасположенного диска, связывающего элементы жесткости воедино, обеспечивается сваркой связевых плит перекрытия и силами трения.
Основные типы и узлы сопряжений диафрагм
В первую очередь должны устанавливаться и закрепляться с помощью сварки межколонные (связевые) плиты; затем устанавливаются рядовые плиты. Ребристые рядовые плиты также привариваются к закладным деталям в полках ригелей.
Каркас здания с вертикальными устоями из связевых панелей со стальными связями и перекрытиями из ребристых плит может возводиться без поэтажного омоноличивания перекрытий. Указанные выше мероприятия по созданию жесткого диска в этом случае должны быть выполнены после монтажа каркаса.
Прй отсутствии поэтажного замоноличивания изменится расчетная схема здания. В результате расчета может быть выявлена необходимость в инвентарных стальных связях, устанавливаемых на время монтажа.
В рамно-связевом каркасе серии 1.020.1-4 все узлы жесткие в поперечном направлении и шарнирные в продольном направлении (с установкой между колоннами в продольном направлении вертикальных стальных связей). Каркас представляет собой пространственную систему, состоящую из жестких плоских поперечных рам, объединенных между собой при помощи плит междуэтажных перекрытий (или покрытия), образующих жесткий в своей плоскости диск, аналогичный диску серии 1.020-1/87, и вертикальных стальных связей по колоннам в некоторых шагах продольного направления.
Жесткий (рамный) стык ригеля с колонной (рис. ниже) осуществляется при помощи сварки выпусков арматуры поверху и сварки закладных деталей консоли и ригеля понизу, с последующим замоноличиванием соединения. Стыки рассчитаны на монтаж каркаса без немедленного замоноличивания.
Узел жесткого сопряжения ригеля с колонной
Рабочие чертежи разработаны применительно к бесключевому методу проектирования каркасов и содержат маркировочные схемы для часто встречающихся ситуаций. Такой подход позволяет проектировать рамные каркасы как по регулярным, так и по нерегулярным схемам (перебивка высот этажей, различные сочетания пролетов), с произвольным приложением нагрузок на каждом из перекрытий (при этом предполагается, что технологическая нагрузка приводится к равномерно распределенной эквивалентной, прикладываемой к ригелям перекрытий в невыгоднейших сочетаниях) с тем, чтобы конструкция элементов каркаса в наибольшей степени отвечала бы функциональным требованиям.
Подбор марок элементов производится на основе результатов расчета на ЭВМ схемы каркаса с использованием информации о несущей способности колонн в зависимости от класса бетона, площади сечения продольной арматуры, гибкости колонны и коэффициента надежности по назначению.
Для этого используется программно-информационное обеспечение, прилагаемое к рабочим чертежам железобетонных конструкций каркасов зданий.
Допускается производить подбор марок колонн по их сортаменту и с использованием графиков несущей способности сечений, приведенных в серии в зависимости от гибкости колонны, или с подбором продольного армирования колонн по первой и второй группам предельных состояний на основе статического расчета, выполненного на ЭВМ по упрощенным программам и даже вручную.
Подбор марок ригелей производится на основе выполненных ранее (при подборе колонн) расчетов рам.
При нагрузках, отличающихся от принятых в серии равномерно распределённых, подбор марок ригелей может осуществляться путем сравнения конкретных усилий с приведенными в серии несущими способностями ригелей.
Несущие способности узлов сопряжения ригелей с колоннами при заданном классе бетона замоноличивания определяются площадью поперечного сечения выпусков опорной арматуры из ригелей и колонн в верхней растянутой зоне стыка и сечением накладок и сварных швов в нижней сжатой зоне.
Продольная устойчивость каркаса обеспечивается постановкой вертикальных связей между колоннами в одном из шагов на всю высоту каркаса, не менее чем в двух продольных рядах колонн, и жесткими дисками перекрытий. Связи приняты с треугольной решеткой из равнобоких уголков такого же сечения, как и в серии 1.020-1/87. Как правило, связи устанавливаются посередине длины температурного блока. Количество связевых панелей назначается с учетом предельной величины фронта ветровой нагрузки. При расчете связевых панелей учитывалась работа каркаса в продольном направлении по деформированной схеме.