Каркасна будівля “монофант”

Реферат: Каркасна будівля містить фундамент, колони, елементи жорсткості, перекриття й покриття, виконані з монолітного залізобетону з порожніми перетинами за рахунок установки усередині них вкладишів-порожниноутворювачів, які не виймаються, із органічних та неорганічних теплоізоляційних матеріалів. Всі вузли спряження елементів виконані з суцільного монолітного залізобетону на довжину не менше більшого розміру сторони колони. UA 89464 U (54) КАРКАСНА БУДІВЛЯ "МОНОФАНТ" UA 89464 U UA 89464 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області будівництва і може бути використана при зведенні монолітних одно- і багатоповерхових громадських і промислових будівель. Відома каркасна будівля "ІКАР" [1], що містить колони висотою "в поверх", ригелі, плити, вузлові металеві елементи коробчастого перетину, що охоплюють поперечний перетин колон і забезпечені жорстко сполученими з ними горизонтальними пластинами, які кріпляться до ригелів. Диски перекриттів складаються з елементів балочного типу з непарною кількістю їх в кожному осередку, обперті один на одного і на ригелі спеціальним чином, а також з'єднані між собою за допомогою листових накладок. Недоліками даної будівлі є обмеженість об'ємно-планувальних рішень і внутрішнього планування, підвищена витрата матеріалів, а також застосування листових накладок при зварюванні для з'єднання елементів конструкції. Відома каркасна будівля [2], прийнята заявником як найближчий аналог, що містить: фундамент, колони, розміщені між ними елементи жорсткості, перекриття та покриття, частина з яких виконана з консоллю, при цьому принаймні частина колон розміщена в плані з різним кроком, а частина колон розміщена із зсувом по висоті не більше 1,5L відносно вище- або нижчестоячих колон, де L - основний крок колон, кожна плита перекриття і покриття виконана у вигляді збірно-монолітної плити, усередині якої встановлені порожниноутворюючі елементи між колонами і паралельно однієї з осей будівлі, а також в нижній частині виконані з опорними полицями, наприклад, у вигляді паза або гребеня, а у верхній частині порожниноутворюючі елементи виконані, наприклад, або із звуженням догори, або із закругленням по радіусу. Порожниноутворюючі елементи виконані, наприклад, або з глухими, або з наскрізними порожнинами, до того ж, в частині наскрізних порожнин розміщені інженерні мережі. Порожниноутворюючі елементи виконані, наприклад, або з кераміки, або з керамзитобетону, або пінобетону, або з пенополістеролу. В способі зведення каркасної будівлі, за яким споруджують фундамент, встановлюють колони, бетонують плити покриттів та перекриттів, при цьому після зведення колон встановлюють опалубку перекриттів і покриттів, частину яких виконують з консоллю; на опалубку встановлюють порожниноутворюючі елементи з кроком, за допомогою якого утворюють канали, в які укладають арматурні каркаси, причому порожниноутворюючі елементи встановлюють між колонами і на консолях паралельно одній із осей будівлі або під кутом до неї, або по радіусу, а на порожниноутворюючі елементи укладають арматурні сітки, потім бетонують плити перекриття і покриття. На опалубку перекриттів та покриттів укладають бетонно-розчинну суміш, а потім на неї встановлюють порожниноутворюючі елементи. Порожниноутворюючі елементи встановлюють, наприклад, на збірні та монолітні балки. Недоліками даної корисної моделі є обмеженість об'ємно-планувальних рішень і внутрішнього планування будівлі, неможливість створення конструкцій із довільною геометрією, нераціональне застосування вкладишів-порожниноутворювачів в конструкції плит перекриття і покриття, відсутність вкладишів-порожниноутворювачів в конструкції колон, елементів жорсткості та фундаментів. Технічною задачею корисної моделі є застосування ефективних будівельних матеріалів, що дозволяють значно понизити трудовитрати і терміни зведення об'єкту, понизити матеріаломісткість як самих споруд, так і складаючих їх елементів, а також створення конструкції з довільною геометрією, практично необмеженою комбінаторикою об'ємнопланувальних рішень, вільним внутрішнім плануванням, високою несучою здатністю елементів, обмеженою деформативністю, невеликою власною вагою і ефективною технологією зведення з мінімальною номенклатурою опалубки. Поставлена технічна задача вирішується тим, що в каркасній будівлі, що містить фундамент, колони, елементи жорсткості, перекриття й покриття, згідно з корисною моделлю, всі елементи виконані з монолітного залізобетону з порожніми перетинами за рахунок установки усередині них вкладишів-порожниноутворювачів, які не виймаються, із органічних та неорганічних теплоізоляційних матеріалів, а всі вузли спряження елементів виконані з суцільного монолітного залізобетону на довжину не менше більшого розміру сторони колони. Крім того, вкладиші-порожниноутворювачі, які не виймаються, виконані з одного або двох теплоізоляційних матеріалів у вигляді елементів суцільного або коробчастого перетину. Крім того, будівля містить один або кілька елементів жорсткості із закритим або відкритим тонкостінним перетином, що має складну просторову конфігурацію по висоті, при цьому вектор ваги кожного елемента не виходить за межі його сліду на фундаменті, а його товщина по висоті призначається з умови енергетичної рівноміцності (e n=const, en - нормована розрахунком щільність енергії деформації). 1 UA 89464 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Крім того, колони розміщені в плані з довільним кроком і з'єднані з ребрами жорсткості, розташованими усередині перекриттів або покриття, утворюючи вузол спряження, що містить від чотирьох до восьми стрижнів. Крім того, при перетинанні у вузлах "колона-покриття", "колона-перекриття" більш чотирьох внутрішніх ребер жорсткості влаштовується капітель багатокутної або круглої форми з розміром грані або діаметром не менш 0,2 від відстані між колонами. Крім того, елементи жорсткості, перекриття і покриття виконані у вигляді сітки внутрішніх ребер жорсткості, а також зовнішніх залізобетонних обшивок, а весь інший вільний простір усередині конструкції заповнений вкладишами-порожниноутворювачами, які не виймаються; при цьому конфігурація вкладишів і геометрія внутрішніх ребер жорсткості формується за наступною формулою: e = еn (e - щільність енергії деформації (ЩЕД), еn - нормована розрахунком ЩЕД). Крім того, елементи жорсткості, перекриття і покриття виконані у вигляді оболонки з довільною гаусовою кривизною. Крім того, перекриття мають отвори багатокутної або овальної форми, при цьому внутрішні ребра жорсткості обкантовують їх, а також зовнішній контур. Крім того, колони, елементи жорсткості, перекриття і покриття мають дисперсне армування сталевим просіяним аркушем, розташованим по контуру отворів і границям конструкції, забезпечуючи укладання торкрет-фібробетону без використання опалубки. На фіг. 1 зображена конструкція каркасної будівлі (а-г вигляд каркасної будівлі з різних сторін). На фіг. 2 зображені елементи каркасної будівлі (а - конструкція діафрагми, б - розміщення колон поповерхово й діафрагми, в - розміщення колон і елемента жорсткості для ліфтового блока, г - розміщення колон, елемента жорсткості для ліфтового блока й перекриттів, 1-Vподібна діафрагма каркасної будівлі, 2 - колона каркасної будівлі, 3 - елемент жорсткості для ліфтового блока, 4 - перекриття каркасної будівлі. На фіг. 3 зображені елементи каркасної будівлі (а - розміщення діафрагми й перекриттів, б розміщення діафрагми, перекриттів і колон, в - розміщення діафрагми, перекриттів, колон і елемента жорсткості для ліфтового блока, г - конструкція каркасної будівлі без засклення, 1-Vподібна діафрагма каркасної будівлі, 2 - колона каркасної будівлі, 3 - елемент жорсткості для ліфтового блока, 4 - перекриття каркасної будівлі, 6 - зовнішні елементи жорсткості, 7 фундамент каркасної будівлі). На фіг. 4 зображене спряження елементів каркаса (а - фрагмент суміжних поверхів без зовнішніх елементів жорсткості, б - фрагмент суміжних поверхів із зовнішніми елементами жорсткості, 2 - колона каркасної будівлі, 3 - елемент жорсткості для ліфтового блока, 4 перекриття каркасної будівлі, 6 - зовнішні елементи жорсткості). На фіг. 5 зображена конструкція елементів каркаса (а - конструкція двох нижніх поверхів будівлі, б - розріз перекриттів й колон будівлі, 8 - вкладиш-порожниноутворювач, який не виймається, в колоні, 9 - внутрішні ребра жорсткості перекриття, 10 - вкладишпорожниноутворювач, який не виймається, в перекритті, 11 - зовнішня залізобетонна обшивка перекриття). На фіг. 6 зображена конструкція елементів каркаса (а - конструкція перекриття, б конструкція перекриття з отворами, 8 - вкладиш-порожниноутворювач, який не виймається, в колоні, 9 - внутрішні ребра жорсткості перекриття, 10 - вкладиш-порожниноутворювач, який не виймається, в перекритті, 12 - зовнішня обкантовка перекриття ребром жорсткості, 13 вкладиш-порожниноутворювач, який не виймається, у зовнішніх елементах жорсткості, 14 внутрішня обкантовка ребром жорсткості, 15 - отвори в перекритті). На фіг. 7 зображений пристрій капітелі перекриття каркасної будівлі (2 - колона каркасної будівлі, 9 - внутрішні ребра жорсткості перекриття, 10 - вкладиш-порожниноутворювач, який не виймається, в перекритті, 16 - капітель). В каркасній будівлі застосована довільна (нерегулярна) сітка колон, різні матеріали для вкладишів-порожниноутворювачів, які не виймаються, для значного зменшення власної ваги конструкції (фундаментів, колон, елементів жорсткості, дисків перекриттів і покриттів), а також вони мають вартість на порядок нижче, ніж вартість залізобетону, складна конфігурація в плані і неоднозв'язність дисків перекриття, можливість розташування диска перекриття не в одній площині, наявність плоских підлог і стель, раціональна топологія ребер усередині диска перекриття, яка забезпечує вирівнювання зусиль в плиті перекриття, створення складної конфігурації пустотілих колон. 2 UA 89464 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Конструкція монолітного диска перекриття містить верхню і нижню металеві сітки в горизонтальних площинах, між якими розташовані ребра, що чергуються з вкладишамипорожниноутворювачами і забезпечують вирівнювання зусиль в перекритті. В пустотілих конструкціях каркаса будівлі вкладиші-порожниноутворювачі можуть бути виконані з органічних і неорганічних теплоізоляційних матеріалів у вигляді об'ємних плит. Виконання вкладишів-порожниноутворювачів будь-якої форми не обмежує об'єм пустотного осередку і дозволяє максимально зменшити масу конструкції. Ще однією особливістю запропонованої конструкції монолітного каркаса будівлі є створення пустот в самому вкладиші-порожниноутворювачі, який не виймається, при бетонуванні об'ємних елементів конструкції (наприклад, фундаментів), що дозволяє заощадити витрату матеріалу вкладиша і, відповідно, його вартість. Це потребує конструювання форми вкладиша у вигляді коробчастого елемента із пустотами або створення жорсткого просторового каркаса із заповненням внутрішніх порожнин менш міцним і більш дешевим теплоізоляційним матеріалом. При зведенні каркасної будівлі запропонованої корисної моделі застосовують для укладання бетонну суміш з неметалічною фіброю технології "мокрого" торкретування, що дозволяє ущільнювати бетонну суміш без вібрації, з бетонуванням конструкції за допомогою опалубного "столу", з набором інвентарних гнучких елементів і напрямних. Ці атрибути технології необхідні для отримання різних за конфігурацією елементів конструкції і здешевлення вартості будівництва за рахунок відсутності складної, дорогої індивідуальної опалубки. Бетонування всіх основних елементів каркасної будівлі відбувається за двостадійною технологією. Послідовність бетонування диска перекриття з використанням запропонованої технології наступна. Після установки опалубного "стола" і арматурного каркаса наноситься перший шар торкрет-фібробетону товщиною 5-7 см для формування нижньої обшивки диска перекриття. Наступним етапом технології є закріплення вкладишів-порожниноутворювачів, які не виймаються. На другій стадії бетонування здійснюється заповнення торкрет-фібробетоном проміжків між вкладишами-порожниноутворювачами, які не виймаються, для формування внутрішніх ребер жорсткості та шару торкрет-бетону товщиною 5-7 см для формування верхньої обшивки диска перекриття. Система перекриття і покриття, отримана завдяки використанню пропонованої корисної моделі, після набору бетоном необхідної міцності є зовнішньо пласкою плитою із складною внутрішньою геометрією за рахунок вкладишів-пустоотоутворювачів і ребер, яка чинить опір заданим чином, що дозволяє перекривати значні прольоти будівлі. Плита перекриття має мінімальну власну вагу, високу несучу здатність і гарні теплозвукоізоляційні властивості. Також скорочується собівартість будівництва за рахунок зменшення витрати арматури і бетону, а також скорочення трудовитрат при зведенні каркаса будівлі. При цьому колони каркаса будівлі можуть бути порожнистими. Розташування колон довільне, в тому числі, нерегулярне. Плити перекриття можуть розташовуватися, в загальному випадку, в різних рівнях під кутом. В сукупності запропонований каркас будівлі обумовлює можливість створення споруд нового якісного рівня, що не мають обмежень за комбінаторикою об'ємно-планувальних рішень, і вільне внутрішнє планування будівлі. Джерела інформації: 1. Патент Российской Федерации № 2052592, кл. Е04В 1/18. Каркасное здание "Икар" / Шмуклер B.C., Шмуклер И.В. - Опубл. 20.01.1996. 2. Патент Российской Федерации № 2173750, кл. Е04В 1/18. Каркасное здание и способ возведения каркасного здания / Анпилов С.М. - Опубл. 20.09.2001. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Каркасна будівля, що містить фундамент, колони, елементи жорсткості, перекриття й покриття, яка відрізняється тим, що всі перераховані елементи виконані з монолітного залізобетону з порожніми перетинами за рахунок установки усередині них вкладишівпорожниноутворювачів, які не виймаються, із органічних та неорганічних теплоізоляційних матеріалів, а всі вузли спряження елементів виконані з суцільного монолітного залізобетону на довжину не менше більшого розміру сторони колони. 2. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що вкладиші-порожниноутворювачі, які не виймаються, виконані з одного або двох теплоізоляційних матеріалів у вигляді елементів суцільного або коробчастого перетину. 3 UA 89464 U 5 10 15 20 25 3. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що вона містить один або кілька елементів жорсткості із закритим або відкритим тонкостінним перетином, що має складну просторову конфігурацію по висоті, при цьому вектор ваги кожного елемента не виходить за межі його сліду на фундаменті, а його товщина по висоті призначається з умови енергетичної рівноміцності (e n=const, en нормована розрахунком щільність енергії деформації). 4. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що колони розміщені в плані з довільним кроком і з'єднані з ребрами жорсткості, розташованими усередині перекриттів або покриття, утворюючи вузол спряження, що містить від чотирьох до восьми стрижнів. 5. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що при перетинанні у вузлах "колона-покриття", "колона-перекриття" більш чотирьох внутрішніх ребер жорсткості влаштовано капітель багатокутної або круглої форми з розміром грані або діаметром не менш 0,2 від відстані між колонами. 6. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що елементи жорсткості, перекриття і покриття виконані у вигляді сітки внутрішніх ребер жорсткості, а також зовнішніх залізобетонних обшивок, а весь інший вільний простір усередині конструкції заповнено вкладишамипорожниноутворювачами, які не виймаються; при цьому конфігурація вкладишів і геометрія внутрішніх ребер жорсткості формується за наступною формулою: e = e n (e - щільність енергії деформації (ЩЕД), en - нормована розрахунком ЩЕД). 7. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що елементи жорсткості, перекриття і покриття виконані у вигляді оболонки з довільною гаусовою кривизною. 8. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що перекриття мають отвори багатокутної або овальної форми, при цьому внутрішні ребра жорсткості обкантовують їх, а також зовнішній контур. 9. Будівля за п. 1, яка відрізняється тим, що колони, елементи жорсткості, перекриття і покриття мають дисперсне армування сталевим просіяним аркушем, розташованим по контуру отворів і границям конструкції, забезпечуючи укладання торкрет-фібробетону без використання опалубки. 4 UA 89464 U 5 UA 89464 U 6 UA 89464 U 7 UA 89464 U 8 UA 89464 U 9 UA 89464 U 10 UA 89464 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11