Технологии неполного сборного каркаса

Схемы неполного каркаса применяют в случаях:

- когда в реконструируемом здании демонтируют все внутренние продольные и поперечные стены и нагрузка от ригелей или плит перекрытия передается на стеновые конструкции;

- когда внутри реконструируемого здания демонтируют только поперечные стены, а существующую продольную стену включают в работу встроенной системы.

В первом случае при устройстве несущих ригелей поперек здания, последние одним концом опирают на колонны каркаса, а вторым - на продольные несущие наружные стены, которые способны воспринять нагрузку от ригелей и плит перекрытия (рис.25, а).

а) б) в)

Рис. 25. Варианты встроенной системы неполного каркаса

а) - при установке плит перекрытия вдоль здания; б) - при установке плит перекрытия поперек здания; в) - при опирании плит перекрытия на продольную внутреннюю стену 1 - колонна; 2 - продольный ригель; 3 - наружная стена; 4 - продольная внутренняя стена; 5 - плита перекрытия; 6 - поперечный ригель

При варианте устройства несущих ригелей вдоль реконструируемого здания по оси демонтируемой внутренней стены, плиты перекрытия устанавливают поперек здания с опорой одного конца на продольный ригель, а второго - на продольную наружную стену (рис.25, б). Для опирания плит перекрытия в продольных наружных стенах необходимо устраивать горизонтальные штрабы, которые после монтажа плит должны заделываться бетонной смесью. Дополнительно следует предусмотреть анкеровку плит перекрытия с наружной стеной.

Когда несущая способность наружных продольных стен не позволяет принять нагрузку от несущих ригелей или плит перекрытия, то в этом случае у простенков продольных стен устанавливают колонны, на которые вдоль здания устраивают несущие ригели. Плиты перекрытий в этом случае одним концом опирают на существующую продольную внутреннюю стену, а вторым - на несущие ригели, установленные на колонны каркаса около внутренней грани наружных стен (рис. 25, в). Продольные наружные стены превращаются в самонесущие.

Технологическая цепочка встроенной системы неполного каркаса из сборных железобетонных колонн включает следующие циклы:

- устройство фундаментов стаканного типа под сборные железобетонные колонны каркаса или фундаментной плиты с подколонниками при надстройке этажей;

- монтаж колонн каркаса с креплением их в фундаментах стаканного типа;

- устройство опорных гнезд в наружных стенах для установки сборных железобетонных ригелей или горизонтальных штраб для опоры плит перекрытия;

- установка сборных ригелей;

- монтаж плит перекрытия;

- монтаж сантехкабин, лифтовых шахт, вентблоков, лестничных маршей и площадок;

- выполнение работ, связанных с надстройкой этажей.

Устройство опорных гнезд в наружных стенах для установки сборных железобетонных ригелей для этой системы является наиболее трудоемким процессом, так как от него зависит целостность встроенной системы неполного каркаса.

При использовании встроенной системы неполного каркаса возможность надстройки этажей ограничивается несущей способностью стен. Сборно-монолитная встроенная система со сборными несущими ригелями и монолитным диском перекрытия. Система применяется при реконструкции зданий с кирпичными стенами и надстройкой несколькими этажами. Она используется в зданиях прямоугольной формы в плане с различным шагом оконных проемов и высоте этажей. Технология возведения сборно-монолитная встроенная каркасная система с преднапряженными несущими конструкциями включает: цикл устройства фундаментной плиты из бетона классов В-15-В-25 с фундаментами под колонны стаканного типа; монтаж многоярусных колонн с выверкой и временным креплением с помощью подкосов; поярусный монтаж ригелей и стенок жесткости; установку элементов несъемной опалубки с дополнительным армированием и бетонированием междуэтажного диска перекрытия. В сборно-монолитной встроенной каркасной системе используются многоэтажные колонны, в которых в местах сопряжения с ригелями и перекрытиями отсутствует бетон. Стык колонн при их наращивании производится по штепсельной схеме, что исключает применение сварочных работ. Ригели выполняются предварительно напряженными из бетонов класса В-30. Их ширина принимается равной ширине колонн примыкания, а высота рассчитывается в зависимости от шага колонн, пролета и длины ригеля. Ригели изготавливаются на специальных стендах с использованием предварительно напряженной канатной арматуры. Данная технология обеспечивает получение ригелей заданной длины для зданий с различной шириной корпусов. В верхних зонах ригелей размещаются замкнутые хомуты, обеспечивающие прочную связь с монолитной плитой перекрытия. Сборно-монолитные диски перекрытия состоят из несъемной железобетонной преднапряженной опалубки толщиной 60 мм, которая устанавливается на плоскость ригелей. Перед бетонированием необходимо обеспечить шероховатость поверхности несъемной железобетонной опалубки за счет перфорации или пескоструйной обработки и выполнить дополнительное армирование, чтобы обеспечить надлежащую адгезию и проектную прочность сборно-монолитного перекрытия.

В процессе монтажа каркаса в местах примыкания ригелей и элементов перекрытия выполняются дополнительное армирование и омоноличивание. При омоноличивании образуется узел, обеспечивающий пространственную жесткость каркаса (рис 105). Омоноличивание плиты перекрытия в зоне сопряжения с ригелем создает тавровое рабочее сечение, где сборный ригель является ребром тавра, а его верхней полкой служит примыкающий участок плиты перекрытия. В верхних зонах ригелей размещаются замкнутые хомуты, обеспечивающие связь со сборно-монолитной плитой перекрытия.

Рис.105. Узлы сопряжения колонн с ригелями и элементами перекрытия
А- с использованием несъемной опалубки; Б-с перекрытием из многопустотного настила; 1 - колонны; 2- ригели; 3- несъемная опалубка из преднапряженных плит толщиной 60 мм; 4- монолитная часть перекрытия; 5 - омоноличенный узел ригелей и колонны; 6-хомут с подкосами; 7 - многопустотный преднапряженный настил перекрытия; 8- монолитный участок

Наиболее эффективным является использование в качестве перекрытия преднапряженного многопустотного настила, изготавливаемого по экструзионной технологии. Это позволяет получать требуемую длину изделий по резательной технологии с минимальными трудозатратами. Применение многопустотного настила исключает использование в больших объемах монолитного бетона для перекрытия, что особенно важно при реконструкции зданий в зимний период времени в условиях отрицательных температур. Толщина сборных плит перекрытий колеблется от 150 до 400 мм, что позволяет перекрывать пролеты до 20 м. На рис. 104 приведены конструктивно-технологические схемы встроенных систем с перекрытиями из несъемной опалубки по преднапряженным ригелям (рис. 104, а) и с использованием многопустотного настила (рис.104, б).

а) б)

Рис .104. Конструктивно-технологическая схема встроенного сборно-монолитного каркаса
а) - с использованием несъемной опалубки перекрытий; б) - с перекрытиями из многопустотного настила; 1- монолитная фундаментная плита; 2 -стаканы фундаментов колонн; 3 - многоярусные колонны; 4 - преднапряженный ригель; 5- железобетонная несъемная опалубка перекрытий; 6 - монолитный бетон; 7- сборный многопустотный настил; 8 - стойки с распределительными балками; 9 -подкосы; 10 - хомут

Сборно-монолитная встроенная система отличается от ранее рассмотренных меньшей трудоемкостью работ за счет использования бессварных соединений колонн, ригелей и плит перекрытия. Кроме того, применение крупногабаритных сборных плит перекрытия повышает уровень технологичности и снижает машиноемкость процесса устройства диска перекрытия.

Сборно-монолитная встроенная система с монолитными несущими ригелями.

Эта система (серия Б1.020.1-7) разработана в институте «БелНИИС». Основными несущим и элементами конструктивной системы являются: железобетонный каркас с плоскими сборно-монолитными дисками перекрытий, образованными сборными многопустотными плитами и сквозными на всю ширину и длину здания монолитными несущими и связевыми ригелями, скрытыми в пределах толщины многопустотных плит перекрытия (рис.107).

Рис. 107. Конструктивно-технологическая схема встроенного сборно-монолитного каркаса

1 - колонны; 2- сборные многопустотные плиты; 3 - монолитные несущие ригели; 4 - монолитные связевые ригели; 5,6 - консоли диска перекрытия (для устройства балконов, эркеров и т.п.); 7- монолитные участки перекрытия; 8 - стенки вертикальных диафрагм жесткости, совмещенные с ограждениями лестнично-лифтового узла

Монолитные несущие и связевые ригели в сочетании с монолитными бетонными швами плит перекрытий объединяют между собой все элементы каркаса в единую пространственную несущую систему, способную воспринять все приложенные к зданию нагрузки и воздействия.

Несущие ригели выполняют прямоугольного, либо таврового сечения. Они располагаются в плоскости перекрытия между торцами многопустотных плит. Несущие ригели, расположенные на краю диска перекрытия и размещаемые в наружных стенах здания, могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит, а для подвальных перекрытий - с увеличенной высотой сечения с выпусками монолитного ребра ригеля книзу на требуемую величину.

В системе могут быть реализованы следующие схемы размещения несущих ригелей:

- с поперечным расположением;

- с продольным расположением;

- с комбинированным расположением, когда для одной ячейки каркаса один и тот же ригель является несущим, а для смежной - связевым (рис. 12).

Рис. 12. Варианты размещения плит перекрытия в здании 1 - колонна; 2- плиты перекрытия; 3- несущие ригели; 4 - связевые ригели

Монолитные связевые ригели, размещаемые вдоль плит перекрытия, во всех случаях выполняют прямоугольными на высоту сечения плит или выступающими кверху на высоту стяжки пола (40 мм). При расположении связевых ригелей на краю диска перекрытия, они могут быть развиты по высоте книзу.

Несущий каркас встроенной системы выполняют из сборных или монолитных железобетонных колонн квадратного, прямоугольного или иного очертания. Для каркаса применяют колонны, как поэтажной разрезки, так и многоэтажные. Многоэтажные колонны по высоте содержат в уровнях дисков перекрытий сквозные проемы для пропуска несущих и связевых ригелей.

Одноэтажные колонны стыкуют в уровне дисков перекрытия, а многоэтажные - над перекрытиями в сечениях с минимальным значением изгибающего момента. Для соединения колонн по высоте разработаны специальные конструкции винтовых соединений стыков сборных одноэтажных (а) и многоэтажных колонн (б), представленных на рис. 102.

а) б)

Рис.4. Конструкции винтовых соединений стыков сборных одноэтажных (а) и многоэтажных колонн (б)

1- колонны; 2- продольная рабочая арматура; 3 - арматурные сварные сетки; 4 - анкерные стержни; 5 - торцовые стальные листы; 6 - угловые ниши у торцов колонн; 7 - соединительные шпильки; 8 - гайки; 9- диск перекрытия

Винтовые соединения колонн по высоте осуществляются с помощью соединительных шпилек с нарезанной по концам резьбой. Шпильки вставляются в отверстия опорных стальных листов колонн, а затем стягиваются гайками через угловые ниши у торцов колонн. После установки верхней колонны в проектное положение зазор между торцовыми листами заполняют высокопрочным мелкозернистым бетоном.

Каркасы с несущими ригелями постоянной ширины сечения при многопустотных плитах с высотой сечения 220 мм применяют при пролетах до 7,2 м. При необходимости увеличения размера пролета используют сборные многопустотные плиты сечением 260 и 300 мм, изготовленные по экструзионной технологии, или увеличивают ширину несущих ригелей, расположенных у колонн, в 1,8-2,5 раза больше, чем в середине пролета. Для этого, многопустотные плиты, расположенные непосредственно у связевых ригелей выполняют соответственно короче по длине, чем остальные плиты (рис. 2). Таким образом, в одном здании размер шага колонн вдоль обеих осей может иметь различные значения, определяемые архитектурно-планировочным решением здания.

Применение монолитных ригелей в дисках перекрытий позволяет с наружной стороны здания устроить балконы или лоджии, плиты для которых будут устанавливаться на консоли, пропущенные сквозь кирпичную кладку стен (рис. 2).

Рис.2. Вариант конструкции каркаса с увеличенными размерами сетки колонн

а)- план диска перекрытия; б)- сечения несущего ригеля в середине пролета (А-А) и у колонны (Б-Б);

1- колонна; 2- сборная многопустотная плита; 3- несущий монолитный ригель; 4- верхние полки несущего ригеля; 5- связевой ригель; 6- бетонные шпонки несущего ригеля; 7- рабочая арматура несущего ригеля; 8- консоли несущего ригеля; 9- сборная многопустотная плита для устройства консоли балкона, 10 - теплоизоляционная прокладка между балконной плитй и наружной стеной

Пространственная жесткость каркаса обеспечивается применением сборных железобетонных диафрагм, которые одновременно являются ограждениями лестнично-лифтового узла.

В качестве сборных плит диска перекрытия используются типовые многопустотные плиты толщиной 220 мм или плиты безопалубочного формования, изготовленные по экструзионной технологии (рис.8).

а) б)

Рис.8. Многопустотные плиты дисков перекрытия

а) - с выпусками рабочей арматуры длиной 150 мм; б) - плиты безопалубочного формования

Сборные типовые многопустотные плиты имеют по обеим торцам цилиндрические полости глубиной 100 + 20 мм и выпуски арматурных стержней длиной 150 ± 10 мм рабочей арматуры. Плиты опираются на монолитные несущие ригели посредством бетонных шпонок, образующихся при их бетонировании в открытых полостях по торцам плит. Кроме того, сопряжение торцов плит с несущими ригелями осуществляется за счет выпусков арматурных стержней рабочей арматуры плит перекрытия, которые обеспечивают прочное соединение плит с несущими ригелями каркаса. На боковых поверхностях плит выполнены шпоночные углубления, обеспечивающие их совместную работу с соседними плитами в межплитных швах (рис.8, а).

Многопустотные плиты безопалубочного формования нарезают требуемой длины согласно проекта. Номинальная ширина плит составляет 120 и 150 см. Сквозные продольные пустоты могут иметь круглое, прямоугольное, овальное или других форм сечение. Вдоль боковых поверхностей плит выполнены продольные пазы, предназначенные для образования межплитного шва. Плиты снабжены только продольным рабочим армированием и не имеют поперечного армирования. Выпусков арматуры на торцах плиты не имеют. В связи с этим соединение плит безопалубочного формования с несущими ригелями осуществляется за счет одиночных арматурных стержней (6) и плоских сварных сеток (8), которые укладывают в продольные швы плит поперек несущих ригелей на требуемую длину анкеровки с последующим заполнением швов мелкозернистым бетоном (рис. 1)

а) б)

.

Рис.1. Фрагмент плана диска перекрытия (а) и сечения межплитных швов (б)

1- колонны; 2- сборные многопустотные плиты; 3- несущие ригели; 4- связевые ригели; 5- межплитные швы омоноличивания; 6- верхняя и нижняя рабочая арматура межплитных швов поперек несущих ригелей; 7- сквозная арматура затяжек крайних ячеек перекрытия; 8- плоские сварные каркасы с поперечной арматурой

Технология устройства сборно-монолитного варианта встроенной системы с монолитными несущими и связующими ригелями включает следующий цикл работ. В случаях реконструкции зданий без дополнительной надстройки, фундаменты под колонны каркаса выполняют монолитными или сборными стаканного типа. Когда же при реконструкции предусмотрена надстройка дополнительных этажей, то в качестве фундамента используется железобетонная монолитная плита соответствующего размера и класса бетона. Затем осуществляют монтаж колонн с креплением их в фундаментах стаканного типа. При достижении прочности стыка колонн с фундаментами не менее 70 % в местах размещения ригелей (в створах колонн и по периметру стеновых ограждений) устанавливается монтажно-технологическая оснастка из телескопических стоек со щитами из ламинированной фанеры, которые являются временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит с зазором между торцами плит и опалубкой монолитных ригелей (рис.1, а).

Рис.1. Поддерживающая монтажно-технологическая оснастка из телескопических стоек (а) и многопустотные плиты, уложенные в проектное положение (б) с арматурой ригелей

При использовании сборных двухэтажных колонн, ригели пропускают через сквозные проемы в колоннах, а арматурные каркасы несущих и связевых ригелей размещают соответственно между торцами плит или вдоль их боковых сторон (рис.1, б). Далее по месту устанавливают арматуру надопорных узлов и арматуру межплитных швов поперек несущих ригелей у концов плит. Арматурные каркасы фиксируют в проектном положении и в образовавшиеся пустоты между торцами и боковыми сторонами сборных плит укладывают бетонную смесь с уплотнением глубинными вибраторами.

После набора бетоном монолитных ригелей распалубочной прочности, оснастка демонтируется и переставляется на следующие захватки с повторением всего технологического процесса на следующих этажах здания. При этом надземная часть здания ведется с использованием 2- и 3-ярусных колонн. Монтаж колонн осуществляется последовательно по захваткам на все здание. Это обеспечивает последующую установку стенок жесткости, ригелей и плит перекрытий при достижении прочности стыка не менее 70 %.

В каркасах встроенных систем предусмотрена возможность применения монолитных железобетонных колонн. Для этих колонн применяют два варианта стыковочных соединений по высоте в уровне диска перекрытия (рис.66).

По первому варианту продольная арматура 5 нижней колонны выходит с изгибом через перекрытие кверху на высоту, требуемую для анкеровки с продольной арматурой верхней колонны (рис.6, а). В пределах напуска арматуры нижней и верхней устанавливают поперечную арматуру в виде хомутов 7 и производят бетонирование стыка высокопрочным мелкозернистым бетоном с уплотнением бетонной смеси. При втором варианте стыковочного соединения колонн рабочую арматуру выполняют с обрывом над верхом нижнего перекрытия и под низом верхнего перекрытия (рис.6, б). Затем внахлест и параллельно рабочей арматуры стыкуемых колонн размещают в обе стороны от перекрытия (кверху и книзу) арматурные коротыши 6 из той же стали, что и рабочая арматура колонн, устанавливаю сварные сетки 8 и места стыков заполняют самоуплотняющими бетонными смесями.

а) б)

Рис.6. Варианты конструкции стыков монолитных колонн с дисками перекрытий

а)- рабочая арматура колонн выполнена с изгибом; б) - рабочая арматура колонн выполнена прямолинейной; 1- монолитная железобетонная колонна; 2- диск перекрытия; 3,4 - рабочая арматура соответственно нижней и верхней колонн; 5 - изгибаемая рабочая арматура колонны; 6- стыковочные коротыши; 7 - хомуты; 8 - сварные сетки

Работы по устройству каркаса с монолитными колоннами осуществляются в следующем порядке. Сначала устанавливают опалубку и бетонируют колонны подвального этажа с устройством выпусков их рабочей арматуры. Затем монтируют опалубку колонн 1-го этажа, раскрепляя ее в проектном положении и производят укладку бетонной смеси с виброуплотнением. После распалубки колонн в местах размещения монолитных ригелей устанавливают монтажно - технологическую оснастку из телескопических стоек со щитами из ламинированной фанеры, уложенной по балкам, служащую временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит с зазорами между торцами и опалубкой монолитных ригелей.

а) б) в)

Рис. 4. Общий вид монтажно-технологической балочно-стоечной опалубки (а), монтаж сборных многопустотных плит перекрытий (б) и укладка бетонной смеси (в) в опалубку продольных ригелей и оставленные зазоры между плитами

В опалубку устанавливают рабочую арматуру продольных монолитных ригелей, после чего монтируют многопустотные плиты перекрытий (рис. 4,б) и производят заполнение бетонной смесью опалубки ригелей и зазоров между плитами с виброуплотнением глубинными вибраторами (рис.4, в). После набора бетоном монолитных ригелей распалубочной прочности осуществляют разборку оснастки, которую затем переставляют на следующие ярусы здания с повторением технологического цикла.

Надземная часть здания ведется с использованием 2- и 3-ярусных колонн. Монтаж колонн осуществляется последовательно по захваткам на все здание. Это обеспечивает последующую установку стенок жесткости, ригелей и плит перекрытий при достижении прочности стыка не менее 70 %.

Неполный железобетонный каркас из монолитных колонн с плоскими сборно-монолиными дисками перекрытий из многопустотных плит целесообразно использовать при реконструкции зданий с деревянными перекрытиями. В этом случае демонтируют деревянные перекрытия, внутреннюю продольную стену и перегородки. При этом полностью сохраняют наружные стены, ленточные фундаменты внутренней стены, а также стены лестничных клеток. Это позволяет расчистить внутренний объем здания и обеспечить гибкую планировку помещений с возможностью ее изменения на любой стадии эксплуатации.

Работы по устройству встраиваемого в существующий объем здания неполного каркаса осуществляются следующим образом. Для восприятия сосредоточенной нагрузки от колонн встраиваемого каркаса ленточные фундаменты усиливают по боковым сторонам железобетонными обоймами. Затем устанавливают щитовую опалубку и производят бетонирование монолитных колонн каркаса. После распалубки колонн в местах размещения монолитных ригелей устанавливают монтажно-технологическую оснастку из телескопических стоек, балок и щитов из ламинированной фанеры, служащую временными опорами для монтируемых на них многопустотных плит (рис. 21).

Рис. 21. Общий вид монтажно-технологической балочно-стоечной оснастки

На опалубку устанавливают рабочую арматуру монолитных ригелей, монтируют многопустотные плиты с зазорами между торцами и опалубкой монолитных ригелей и производят заполнение бетонной смесью зазоров между плитами с виброуплотнением глубинными вибраторами.

Опирание сборных многопустотных плит перекрытия на наружные стены осуществляют дискретно с шагом 800 мм посредством армирования монолитных железобетонных выступов крайних продольных ригелей, наглухо забетонированных в существующих нишах от демонтированных деревянных балок (рис. 10).

а) б)

.10. Узел сопряжения сборно-монолитного диска перекрытия с существующей наружной стеной (а) и общий вид примыкания (б)

Для более прочного сопряжения крайнего ригеля с наружной стеной к каркасу ригеля крепят каркасы консолей, которые заводят в нишу на глубину 250 мм, а затем осуществляют заделку ниши бетонной смесью и одновременно производят бетонированием ригеля.