RU2755760C1 - Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания - Google Patents
Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755760C1 RU2755760C1 RU2020142398A RU2020142398A RU2755760C1 RU 2755760 C1 RU2755760 C1 RU 2755760C1 RU 2020142398 A RU2020142398 A RU 2020142398A RU 2020142398 A RU2020142398 A RU 2020142398A RU 2755760 C1 RU2755760 C1 RU 2755760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- precast
- monolithic
- concrete
- frame
- shear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
- E04B1/20—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stonelike material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства, а именно к сборно-монолитному каркасу многоэтажного здания. Технический результат состоит в повышении сопротивляемости каркаса прогрессирующему лавинообразному обрушению. Каркас включает колонны, сборно-монолитные ригели, в которых сборная и монолитная части соединены поперечными арматурными стержнями-нагелями, и диск перекрытия из сборных многопустотных панелей. Контактный слой сборной и монолитной частей ригелей выполнен посредством слоя бетона толщиной 2t более низкого класса, чем бетон сборной и монолитной частей ригеля. Шов имеет пониженную жесткость на сдвиг, которая определена расчетом таким образом, что при внезапных динамических догружениях конструкции ригеля в нем произойдут деформации сдвига, превышающие предельные значения для бетона на сдвиг, а деформации поперечной арматуры при этом не достигнут предельных значений, нормируемых при особых воздействиях. 7 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при проектировании и строительстве каркасов жилых и общественных зданий любой этажности. Технический результат состоит в создании железобетонного сборно-монолитного каркаса здания, обеспечивающего восприятие изменяющихся в нем силовых потоков при особом аварийном воздействии, вызванном внезапным удалением одной из несущих колонн, и как следствие - повышении сопротивляемости такого каркаса прогрессирующему лавинообразному обрушению.
Известно сборно-монолитное железобетонное перекрытие, включающее многопустотные плиты, продольные и поперечные ригели, опертые на колонны и состоящие из нижней сборной и верхней монолитной части, снабженной верхней арматурой, установленной на приопорных участках и по длине монолитной части ригелей, многопустотные плиты смонтированы на нижней сборной части продольных ригелей и омоноличены заодно с верхней монолитной их частью, содержащей монолитные армированные шпонки, образованные в пустотах плит (патент РФ №140555 RU, дата приоритета 09.01.2014, дата публикации 10.05.2014, авторы: Коянкин А.А., Митасов В.М., RU).
Недостатками аналога являются односторонние моментные связи в конструктивной системе «ригель-колонна», которая не воспринимает изгибающие моменты при перемене их знака от внезапной структурной перестройки, вызванной удалением одной из несущих колонн.
Известна конструкция сборно-монолитного перекрытия, выполненного по технологии возведения сборно-монолитного каркаса с омоноличиваемыми стыками колонн со сборно-монолитными ригелями, в которых нижняя часть выполнена сборной, а верхняя часть ригеля примоноличена к нижней части с омоноличиванием опорных и приопорных участков смонтированных плит, при этом в пустотах плит, опертых на ригель, образованы выступы ригеля, армированные каркасами и/или отдельными стержнями, попарно связывающими между собой и с ригелем противолежащие плиты перекрытия, в верхней примоноличенной части ригелей расположена верхняя арматура в виде стержневых элементов, при этом нижние части ригелей могут использоваться с пустотами, соответствующими пустотам плит (патент РФ №2198270 RU, дата приоритета 05.09.2001, дата публикации 10.02.2003, автор Федосеев А.В., RU).
Недостатками аналога является то, что приведенное перекрытие не рассчитано на сопротивление прогрессирующему обрушению из-за прерывистости нижней арматуры в районе колонны, и следовательно ригели работают лишь на односторонние моменты, кроме того рассматриваемое техническое решение каркаса имеет высокие трудозатраты при монтаже и сложное осуществление технического контроля за строительными работами из-за необходимости установки большого количества монтажных опор, необходимости набора требуемой прочности монолитного бетона для монтажа следующего этажа и большого количества сварочных работ на стройплощадке.
Наиболее близкой к заявляемому решению является конструкция сборно-монолитного железобетонного каркаса многоэтажного здания «Казань-1000», состоящего из сборных железобетонных колонн с отверстиями в уровне перекрытий, сборных предварительно-напряженных ригелей с выпусками арматуры на верхней грани и по торцам, плит перекрытий с выпусками арматуры по торцам и с зазором между ними, плиты перекрытия выполнены многопустотными, опирающиеся на ригели и торцевые поверхности плит выполнены наклонными к плоскости плиты, а ригели на торцевых гранях имеют горизонтальные углубления треугольного сечения, при этом зазоры между торцами плит, отверстия в колоннах замоноличены заодно с выпущенными в них арматурными выпусками из сборных элементов каркаса (патент РФ №2184816 RU, дата приоритета 22.03.2001, дата публикации 10.07.2002, авторы Мустафин И.И., Гаранин В.Н, RU, прототип).
Недостатками прототипа являются относительно невысокая жесткость узлов сопряжения ригелей с колоннами, прерывистость нижней арматуры ригелей в районе колонны, не обеспечивающей восприятие знакопеременных моментов, из-за чего каркас не защищен от прогрессирующего обрушения при внезапном изменении направления силовых потоков.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение состоит в создании сборно-монолитного железобетонного каркаса многоэтажного здания, обеспечивающего восприятие изменяющихся в нем силовых потоков при особом воздействии, вызванном внезапным удалением одной из несущих колонн.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение защиты каркаса от прогрессирующего обрушения при особом воздействии в виде внезапного удаления одной из колонн первого этажа.
Для достижения технического результата в сборно-монолитном железобетонном каркасе многоэтажного здания, представляющем собой строительную конструктивную систему, состоящую из колонн, сборно-монолитных ригелей, в которых сборная и монолитная части соединены поперечными арматурными стержнями - нагелями и диска перекрытия из сборных многопустотных панелей, опирающихся на сборную часть ригелей, контактный слой сборной и монолитной частей сборно-монолитных ригелей выполнен из слоя бетона более низкого класса, чем бетон сборной и монолитной частей ригеля и имеет толщину, равную 2t, рассчитанную из условия сдвига таким образом, что при особом воздействии на каркас здания, вызванным удалением одной из колонн, в этом слое деформации бетона превышают его предельные деформации на сдвиг, а в поперечных стержнях-нагелях деформации не превышают значений, предельно нормируемых при особом воздействии.
При удалении одной из несущих колонн первого этажа в шве сборно-монолитного ригеля произойдут деформации сдвига, превышающие предельные деформации на сдвиг бетона контактного слоя между сборной и монолитной частями ригелей, а деформации поперечной арматуры при этом не достигают значений равных, предельно нормируемых при особом воздействии. Как следствие такой ригель имеет повышенные демпфирующие свойства и соответственно обеспечивает повышенную сопротивляемость прогрессирующему обрушению каркаса при динамическом догружении каркаса, вызванном удалением одной из несущих колонн.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение защиты каркаса от прогрессирующего обрушения при особом воздействии в виде внезапного удаления одной из колонн первого этажа.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображен фрагмент плана сборно-монолитного перекрытия;
- на фиг. 2 разрез 1-1;
- на фиг. 3 узел А сопряжения ригелей и колонн фиг. 2.
- на фиг. 4 узел Б фрагмент сопряжения сборной и монолитной частей сборно-монолитного ригеля фиг. 2;
- на фиг. 5 а) - конструктивная схема сборно-монолитного ригеля; б) - схема зоны сопряжения сборной и монолитной частей ригеля.
- на фиг. 6 График зависимости относительной сдвигающей суммарной нагрузки и суммарного сдвига при толщине шва: а - 2t=0,8 мм; б - 2t=0,4 мм.
- на фиг. 7 Зависимость касательных напряжений от деформаций сдвига в контактном слое между сборной и монолитной частями ригелей. Кривая 1 - при 2t=0,4 мм; 2 - при 2t=0,8 мм; 3 - до достижения предельных деформаций на сдвиг бетона контактного слоя.
Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, включает в себя колонны (1), сборно-монолитные ригели (2), в которых сборная (6) и монолитная (5) части соединены поперечными арматурными стержнями - нагелями (7) и диск перекрытия из сборных многопустотных панелей (3). Контактный слой (4) сборной (6) и монолитной (5) частей сборно-монолитных ригелей (2) выполнен посредством слоя бетона с расчетной толщиной 2t. Сопряжение сборно-монолитного ригеля (2) с колонной (1) осуществляется за счет замоноличивания ригеля (2) в верхней зоне, с одновременным заполнением монолитного бетона в отверстия колонн (1). В узле сопряжения сборно-монолитного ригеля (2) с колонной (1) размещается рабочая опорная арматура (8) в верхней зоне ригелей (2), а также соединяются выпуски арматуры (9) из нижней зоны торцов ригелей (2), ванной сваркой (10).
В собранном таким образом сборно-монолитном железобетонном каркасе, контактный слой (4) ригелей (2), выполненный посредством слоя бетона толщиной 2t более низкого класса, чем бетон сборной (6) и монолитной (5) частей ригеля, имеющего пониженную жесткость на сдвиг, выступает как демпфер, который значительно снижает коэффициент динамических догружений всего каркаса здания. При удалении одной из несущих колонн (1) первого этажа произойдут деформации сдвига в шве, превышающие предельные деформации на сдвиг бетона контактного слоя (4), а деформации поперечной арматуры при этом не достигнут значений предельных нормируемых для арматуры поперечных стержней - нагелей (7). Значительный сдвиг сборной (6) и монолитной (5) частей ригеля (2) по шву контакта этих частей демпфирует динамическое догружение в элементах каркаса и повышает сопротивляемость каркаса прогрессирующему обрушению.
Пример конкретного выполнения.
Рассматривается балка общей высотой h=120 мм и пролетом 2l=1200 мм, нагруженная распределенной нагрузкой q0=1 кН/м2, состоит из двух элементов с размерами сечений: верхнего элемента - h1/b=40×40 мм и нижнего - h2/b = 80×40 мм. Класс бетона для верхнего элемента принят В30, для нижнего - В20. Соответственно модули деформаций элементов Eb1=3,25*104 Мпа и Eb2=2,7*104 Мпа. Расстояние между осями элементов ω=60 мм. Балка армирована одним каркасом на всю высоту ее сечения, с поперечными стержнями из арматуры класса А-240, диаметром 4 мм и шагом 50 мм. Сопряжение элементов балки между собой выполнено из слоя бетона более низкого класса, чем бетон сборной и монолитной частей ригеля и имеет толщину 2t=0,4 мм. (Фиг. 5)
Известно [1, стр. 69-73], что в сборно-монолитных конструкциях толщина контактного слоя определяет жесткость этого слоя на сдвиг между элементами составной конструкции. При принятых геометрических и физико-механических характеристиках при 2t=0,4 мм приведенная начальная (до достижения предельных деформаций на сдвиг бетона контактного слоя между сборной и монолитной частями ригелей) погонная жесткость связей сдвига между элементами балки:
После достижения предельных деформаций бетона контактного слоя и сопротивления шва контакта только за счет нагельного эффекта арматуры приведенная погонная жесткость арматуры:
При 2t=0,8 мм приведенная погонная жесткость связей сдвига между элементами балки:
Графически зависимость сдвигающей нагрузки суммарный сдвиг в шве контакта (в относительных величинах) до достижения предельных деформаций на сдвиг бетона контактного слоя между сборной и монолитной частями ригелей и после, показана на фиг. 6.
Переходя к системе координат от усилий сдвига к зависимости «касательные напряжения - деформации сдвига» в контактном слое и аппроксимируя двухлинейные зависимости фиг. 6 функции вида 
, следуя [2, стр. 42-46] можно вычислить приращения динамических догружений в контактном слое по формуле:
Для численной оценки исследуемого динамического эффекта, возникающего в конструкциях из физически нелинейного хрупкого материала, рассмотрим диаграмму. Пусть 
.
Выполнив расчет составного сборно-монолитного ригеля методом конечных элементов до достижения предельных деформаций на сдвиг бетона контактного слоя между сборной и монолитной частями ригелей (кривая 1, фиг. 7) определено соотношение между касательными напряжениями до и после достижения предельных деформаций на сдвиг 
. Выражение (5) сводится к квадратному уравнению относительно искомого напряжения 
, из которого определяется приращение динамических догружений при толщине 2t=0,4 мм:
Аналогично выполнив расчет составного сборно-монолитного ригеля методом конечных элементов до достижения предельных деформаций на сдвиг бетона контактного слоя между сборной и монолитной частями ригелей при толщине 2t=0,8 мм, определено соотношение между касательными напряжениями до и после достижения предельных деформаций на сдвиг 
. Выражение сводится к квадратному уравнению относительно искомого напряжения , из которого определяется приращение динамических догружений:
Касательные напряжения, вычисленные до достижения предельных деформаций на сдвиг бетона контактного слоя между сборной и монолитной частями ригеля (фиг. 7 зависимость 3).
Получим: 
.
Из приведенного расчета следует, что изменяя толщину контактного слоя можно изменять приращения динамических напряжений от структурной перестройки в контактном слое между сборной и монолитной частями ригеля. Таким образом контактный слой ригелей, выполненный посредством слоя бетона толщиной 2t более низкого класса, чем бетон сборной и монолитной частей ригеля, имеющего пониженную жесткость на сдвиг, выступает как демпфер, который значительно снижает коэффициент динамических догружений всего каркаса здания и тем самым повышает сопротивляемость сборно-монолитного ригеля прогрессирующему обрушению.
Таким образом предлагаемое техническое решение каркаса обеспечивает его высокие демпфирующие свойства и тем самым повышает сопротивляемость сборно-монолитного железобетонного каркаса прогрессирующему лавинообразному обрушению при внезапном удалении одной из колонн первого этажа. Кроме того, предлагаемое решение каркаса обладает простотой и трудозатраты при возведении каркаса значительно ниже чем в приведенных аналогах и прототипе.
Список использованных источников
1. Колчунов В.И., Панченко Л.А. Расчет составных тонкостенных конструкций. М.: Издательство АСВ, 1999. - 281 с.
2. Колчунов В.И., Клюева Н.В., Андросова Н.Б., Бухтиярова А.С. Живучесть зданий и сооружений при запроектных воздействиях / Научное издание. - М.: Издательство АСВ, 2014. - 208 с.
Claims (1)
- Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания, представляющий собой строительную конструктивную систему, состоящую из колонн, сборно-монолитных ригелей, в которых сборная и монолитная части соединены поперечными арматурными стержнями-нагелями, и диска перекрытия из сборных многопустотных панелей, опирающихся на сборную часть ригелей, отличающийся тем, что контактный слой сборной и монолитной частей сборно-монолитных ригелей выполнен из слоя бетона более низкого класса, чем бетон сборной и монолитной частей ригеля, и имеет толщину, равную 2t, рассчитанную из условия сдвига таким образом, что при особом воздействии на каркас здания, вызванном удалением одной из колонн, в этом слое деформации бетона превышают его предельные деформации на сдвиг, а в поперечных стержнях-нагелях деформации не превышают значений, предельно нормируемых при особом воздействии.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020142398A RU2755760C1 (ru) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020142398A RU2755760C1 (ru) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755760C1 true RU2755760C1 (ru) | 2021-09-21 |
Family
ID=77851965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020142398A RU2755760C1 (ru) | 2020-12-22 | 2020-12-22 | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755760C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2093882B (en) * | 1981-03-04 | 1985-01-30 | Milh Alfred Henri | Prefabricated frame and a multi-storey building including said frame |
| RU2184816C1 (ru) * | 2001-03-22 | 2002-07-10 | Мустафин Ильяс Исмагилович | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "казань-1000" |
| RU2198270C1 (ru) * | 2001-09-05 | 2003-02-10 | Селиванов Николай Павлович | Способ возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений (варианты) |
| RU140555U1 (ru) * | 2014-01-09 | 2014-05-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Сборно-монолитное железобетонное перекрытие |
-
2020
- 2020-12-22 RU RU2020142398A patent/RU2755760C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2093882B (en) * | 1981-03-04 | 1985-01-30 | Milh Alfred Henri | Prefabricated frame and a multi-storey building including said frame |
| RU2184816C1 (ru) * | 2001-03-22 | 2002-07-10 | Мустафин Ильяс Исмагилович | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания "казань-1000" |
| RU2198270C1 (ru) * | 2001-09-05 | 2003-02-10 | Селиванов Николай Павлович | Способ возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений (варианты) |
| RU140555U1 (ru) * | 2014-01-09 | 2014-05-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Сборно-монолитное железобетонное перекрытие |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahmed et al. | The evolution of composite flooring systems: applications, testing, modelling and eurocode design approaches | |
| AU2015246120B2 (en) | Open web composite shear connector construction | |
| US3593477A (en) | Reinforced concrete columns or beams | |
| JP2001525022A (ja) | スチールとコンクリートとの複合式支柱 | |
| CN106869367A (zh) | 一种带型钢支撑的钢管混凝土排柱剪力墙及其制作方法 | |
| US3010257A (en) | Prestressed girder | |
| RU2755760C1 (ru) | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания | |
| RU2641141C1 (ru) | Длинномерный сталебетонный элемент | |
| Ceccolini et al. | Preliminary analyses of an innovative solution for reducing seismic damage in steel-concrete hybrid-coupled walls | |
| Wibowo et al. | Collapse behaviour assessment of precast soft storey building | |
| CN217028054U (zh) | 一种小半径半圆形拱墙不落地支撑装置 | |
| Nateghi A et al. | Seismic retrofitting RC structures with precast prestressed concrete braces-ABAQUS FEA modeling | |
| Lárusson et al. | Prefabricated floor panels composed of fiber reinforced concrete and a steel substructure | |
| Gulhan | Effect of link length in retrofitted RC frames with Y eccentrically braced frame | |
| JPH0520817Y2 (ru) | ||
| Bilgin | Seismic performance evaluation of an existing school building in Turkey | |
| RU173486U1 (ru) | Элемент монолитного бетонного перекрытия | |
| Baciu et al. | The retrofitting of reinforced concrete columns | |
| KR102728773B1 (ko) | 프리스트레스가 도입된 거더를 이용한 가설교량 및 그 시공방법 | |
| Fenwick et al. | The influence of diaphragms on strength of beams | |
| RU2805483C1 (ru) | Сборно-монолитный железобетонный каркас многоэтажного здания | |
| JP2012117364A (ja) | 制震橋脚構造 | |
| KR102221605B1 (ko) | 내하력이 증진된 강관 보 어셈블리 | |
| CZ35134U1 (cs) | Sestava stropní konstrukce pro vestavěná podlaží halových staveb | |
| Buchanan | Diagonal beam reinforcing for ductile frames |