Железобетонные элементы заводского изготовления для каркасных зданий
Для многоэтажных общественных и промышленных зданий в зависимости от нагрузок и пролетов применяются разчообразные каркасы с различным шагом колонн. Иногда в одном здании сочетают большепролетные (запьные) и мелкие помещения, т. е. применяют каркасы со смешанной сеткой колонн. В общественных зданиях применяют связевые каркасы серии ИИ-04 (обычный и межвидовой) и большепролетный серии 1.220, в промышленных зданиях - рамный каркас серии ИИ-20/70 и большепролетный серии 1.420-6.
В состав серии ИИ-04 входят пустотные панели пролетом 3, 6 и 9 м, опираюшиеся на ригели пролетом 3, 4, 5 и 6 м, и колонны сечением 300 X 300 и 400 X 400 мм. В состав межвидовой серии включены ребристые панели пролетом 6 м, ригели пролетом 6 м и с шириной ребра 300 мм под колонны сечением 400 X 400 мм, а также пустотные панели (рис. 11.4).
Серия ИИ-20170 запроектирована с перекрытиями из ребристых панелей двух типов. Перекрытия первого типа (рис. 11.5, а) разработаны под сетки 6х6м и 9х6м. Перекрытия второго типа (рис. 11.5, б) устраивают только при сетке колонн 6x6 м, высота этажа 4,8 м (и более); благодаря уменьшенной высоте торцовых ребер они позволяют прокладывать над ригелем различные коммуникации. Колонны имеют сечения 400 X X 400 и 400 х 600 мм, высота этажей принята 3,6...6 м, а первого — до 7,2м.
Здание может иметь высоту от трех до пяти этажей.
Для общественных зданий высотой до четырех этажей с зальными помещениями применяют типовой связевый каркас серии 1.220 с сеткой колонн 6 X 12 м, основными элементами которого являются 12-метровая плита типа 2Т и 6-метровые ригели (рис. 11.6, а).
Для многоэтажных промышленных зданий с большепролетной сеткой 12 X 6 м разработан каркас серии 1.420—6, в состав которого входят колонны сечением 400 X 400 и 400 X 600 мм с сечением, аналогичным серии ИИ-20/70, 12-метровые крестообразные ригели (рис. 11.6, б), а также 6-метровые пустотныз или ребристые панели высотой 400 и 300 мм.
В новой серии «Конструкции каркаса межвидового применения для многоэтажных общественных и промышленных зданий» (на основе серии ИИ-04)* предусмотрено три каркаса, отличающихся по типам перекрытий (рис. 11.7): мелкоячеистый с ригелями пролетом до 6 м, высотой 450 мм для опирания пустотных панелей пролетом до 9 ми ребристых — пролетом до 6 м; среднеячеистый с ригелями пролетом до 9 м, высотой 600 мм под пустотные и ребристые панели; большепролетный с ригелями пролетом 6 м, высотой 600 мм и опирающимися на них в подрезку панелями типа 2Т пролетом 9 и 12 м, высотой 600 мм.
Сборные колонны современных многоэтажных зданий, как правило, имеют двухэтажную разрезку (рис. 11.8), а при небольшой высоте этажа — трехэтажную. Применение таких «неразрезных» колонн по сравнению с колоннами одноэтажной разрезки позволяет существенно снизить как трудоемкость монтажа, так и материалоемкость конструкции (за счет снижения расхода металла на закладные детали). Возможно и дальнейшее укрупнение колонн на высоту до 4...5 этажей за счет применения предварительного напряжения. Величина предварительного напряжения назначается из расчета по раскрытию или образованию трещин в бетоне на усилия, действующие в колонне при изготовлении, транспортировке и монтаже.
На рис. 11.9 показана конструкция преднапряженной колонны многоэтажного здания с напрягаемой стержневой арматурой диаметром 12 мм из стали А-IIIв. Хомуты заменены спиралями из стальной проволоки класса Вр-I, диаметром 5 мм. Торцы колонн усилены сетками косвенного армирования. При изготовлении, транспортировке и монтаже такие колонны можно поднимать за две точки вместо четырех (как обычно), т. е. отпадает необходимость в применении специальных самобалансирующих траверс.
За рубежом получили распространение многоэтажные здания, полностью собираемые из преднапряженных элементов, в том числе «неразрезных колонн» (без стыков) на высоту 5...7 и более этажей. Подобные многоэтажные здания массового назначения возводятся в США по каркасной системе (рис. 11.10) при сетке колонн 5 х 10, 6 X 15 м и более. Стыковка колонн производится по «штепсельной» схеме: нижний элемент колонны имеет два железобетонных штыря диаметром 100 и длиной 1050 мм, которые входят в гнезда, расположенные в верхнем элементе колонны. Каркас 15-этажного здания собирается из пред- напряженных ригелей, а также неразрезных колонн (из двух стыкуемых элементов — нижнего на восемь этажей, верхнего — на семь). На рис. 11.11 показана каркасная схема другого здания — многоэтажного гаража с укрупненной сеткой колонн, с применением аналогичных неразрезных колонн с консолями (наружными или скрытыми).
Сборные ригели многоэтажных каркасных зданий в зависимости от пролета (6 или 9 м) армируют ненапрягаемой или напрягаемой арматурой (рис. 11.12).
За последние годы в многоэтажных зданиях начали применяться также сталебетонные ригели с внешним полосовым армированием (рис. 11.13). Это связано с тем, что в зданиях с укрупненными пролетами по функциональным, экономическим и архитектурным соображениям часто приходится принимать минимальные сечения элементов. Однако при традиционной конструкции железобетонного элемента разместить требуемое количество арматуры оказывается невозможным. Указанная задача решается, если на наиболее напряженной растянутой грани элемента разместить стальную полосу и использовать ее в качестве дополнительной арматуры. Это позволяет увеличить рабочую высоту сечения, повышая прочность и жесткость, или же уменьшить высоту сечения при обеспечении прочности и жесткости элемента. Применение внешнего армирования дает возможность применить для различных сеток колонн единую высоту балок и ригелей, создав унифицированную каркасную систему, позволяющую сочетать укрупненные и типовые сетки колонн при минимальном числе типоразмеров конструкций. Арматурный пакет в конструкции ригеля согласно рис. 11.13 запроектирован из листовой гладкой стали 12 X 340 мм марки 12Г2СМФ с расчетным сопротивлением 515 МПа и четырех стержней периодического профиля 025 мм A-IV с расчетным сопротивлением 510 МПа. Монолитность сталебетонного сечения обеспечивается в основном анкерами-стержнями и жесткими упорами в торцах полосовой арматуры.
Панели перекрытий, применяемые для многоэтажных зданий, описаны в гл. 8. Среди новых решений панелей перекрытий необходимо отметить многопустотные панели, изготовляемые по непрерывной безопалубочной технологии (рис. 11.14). Формование изделии по этой технологии осуществляется на стендах длиной 150 м и шириной 36 м. В цехе один формующий агрегат обслуживает три стенда общей площадью около 1600 м2. Производственный цикл длится одни сутки.
Основным видом выпускаемой продукции являются сборные железобетонные предварительно напряженные панели — многопустотные и сплошные, изготовляемые следующим образом. На стенд укладывают продольную арматуру, закрепляют ее по концам и напрягают гидравлическими домкратами. Ввиду того что арматура из-за собственной массы на длине 150 м провисает на 100 мм, в формующем агрегате машины предусмотрены устройства для фиксации арматуры в проектном положении. При необходимости на нижний ряд напрягаемой арматуры на концевых участках плит укладывают сварную сетку, которая улучшает условия заанкеривания арматуры и повышает трещиностойкость.
Если поперечная сила на концевых участках панелей не может быть к ним воспринята бетонным сечением, технология позволяет устанавливать в промежутках между пустотами вертикальную арматуру в виде «змеек». Для фиксации положения до установки на стенд эти «змейки» приваривают контактной сваркой к концевым сеткам. Поперечную разрезку железобетонной ленты на элементы нужной длины осуществляют алмазными пилами. По этой технологии изготовляют многопустотные панели толщиной 220 и 300 мм, длиной до 12 м. Номинальная ширина панелей и их расположение обусловлены технологией изготовления и для каждой толщины имеют два варианта. Для панелей толщиной 220 мм при отсутствии сеток на концевых участках высота пустот принята 160 мм, а при наличии таких сеток — 150 мм. Для панелей толщиной 300 мм, не имеющих названных сеток, высота пусот 240 мм, а для панелей с сетками — 230 мм. Уменьшение высоты пустот вызвано требованиями размещения арматуры. Проектные размеры панелей приняты из условий из взаимозаменяемости с типовыми многопустотными панелями. Напрягаемая арматура — высокопрочная проволока диаметром 5 или 6 мм класса Вр-11 или катаная класса К-7 Эту арматуру располагают в верхней и нижней полках панели в пространстве между пустотами.