«Аркос-1»

Типовая серия Б1.020.1-7 («АРКОС-1») многоэтажных зданий различного назначения разработана по заданию Министерства архитектуры и

строительства Республики Беларусь на основе собственных технических

решений и исследований БелНИИС, а также анализа результатов обширных

исследований НИИЖБ, ЦНИИСК, МИСИ, ЦНИИЭПжилища и др.

Основой конструктивной системы многоэтажных зданий АРКОС-1 является сборно-монолитный каркас, включающий в себя сборные железобетонные колонны с проемами в уровне перекрытий, несущие монолитные железобетонные ригели, связевые монолитные железобетонные ригели, предварительно – напряженные плиты пустотного настила, диафрагмы жесткости, сборные шахты лифтов.

Плиты в каждой ячейке каркаса размещены группами и объединены между собой по боковым сторонам межплитными бетонными швами. По контуру каждая группа плит окаймлена вдоль их торцов несущими ригелями и вдоль боковых сторон продольными связевыми ригелями, или уширенными межплитными швами. Эти ригели, как правило, пропущены сквозными на всю длину и ширину здания, а в пределах каждой ячейки каркаса в плане образуют замкнутую монолитную ж/б раму, жестко сопряженную по углам с колоннами.

Диски перекрытий при необходимости могут быть вынесены за крайние ряды колонн каркаса. Для этого консоли ригелей выпускают за крайние колонны и на них опирают плиты эркеров, балконов, лоджий. Плиты балконных консолей отделяют от основного (внутреннего) диска перекрытия сплошным по ее длине термовкладышем, выполненным из эффективного утеплителя. Консоли, особенно сложной конфигурации в плане, могут быть выполнены из монолитного железобетона заодно с крайними несущими и/или связевыми ригелями. При необходимости в этом случае в консольной плите может быть устроена дискретная теплоизоляция. Сопряжение торцов типовых плит с несущими ригелями осуществляется не только посредством бетонных шпонок. Из торцов этих плит на длину 150 10мм делаются выпуски продольной рабочей арматуры. Выпуски анкерятся в бетоне несущих ригелей.

Многопустотные плиты безопалубочного формования не содержат выпусков рабочей арматуры за торцы плит. Для такого случая в межплитных швах понизу у стыков плит с несущими ригелями поперек ригелей предусмотрено размещение арматурных стержней-коротышей.

Несущие ригели выполняются прямоугольного либо таврового поперечного сечения. Полки тавровых несущих ригелей размещают в стяжке пола над верхом сборных многопустотных плит. Несущие ригели, расположенные на краю диска перекрытия и размещаемые в наружной стене здания, могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит. Несущие ригели подвальных перекрытий, подземных частей жилых и общественных зданий, а так же многоэтажных зданий гаражей могут быть и в средней части перекрытий выполнены с увеличенной высотой сечения с выпусками монолитного ребра ригеля книзу на требуемую величину. Несущие ригели могут быть выполнены двухслойными. Понизу такой ригель может содержать сборный ж/б линейный элемент с выступающей кверху поперечной арматурой, а поверху на сборный элемент по месту укладываются верхняя арматура и монолитный бетон. Сборный элемент несущего ригеля может выступать книзу, и на его кромках могут быть размещены концы многопустотных плит. Этот элемент может иметь предварительно напряженную рабочую арматуру.

Несущие ригели, изготовленные целиком из монолитного бетона, могут быть выполнены как с обычной ненапрягаемой, так и с предварительно напряженной рабочей арматурой. Ненапрягаемую арматуру размещают в сквозных каналах на всю длину (ширину) здания согласно эпюре моментов и натяжение ее осуществляют на затвердевший бетон ригелей. После натяжения арматуры каналы инъецируют цементным раствором. Напрягаемая арматуры может быть выполнена без сцепления с бетоном. В этом случае должны быть осуществлены дополнительные меры по анти коррозийной защите рабочей арматуры и обеспечению надежной анкеровки ее на кромках перекрытий (наружных торцах несущих ригелей). При этом количество рабочей арматуры должно быть определено расчетом с учетом работы ее под нагрузкой при эксплуатации без сцепления с бетоном. Монолитные связевые ригели, размещенные в средней части перекрытия вдоль плит, во всех случаях выполняют прямоугольными на высоту сечения плит или выступающими кверху на высоту стяжки пола. Связевые ригели на краю диска перекрытия могут быть выполнены с высотой, развитой книзу и превышающей толщину плит. Во всех случаях связевые ригели целесообразно выполнять без предварительного напряжения рабочей арматуры. Каркасы с несущими ригелями постоянной ширины сечения по их длине при многопустотных плитах с высотой сечения 22 см, как правило, применяют при шаге колонн до 7,2 м. При необходимости увеличения размеров пролетов свыше указанного применяют сборные многопустотные плиты с большей высотой сечения (26, 30 см).

Для увеличения размеров сетки колонн в плане свыше 7,2м с применением многопустотных плит толщиной 22 см применяют такой вариант конструкций каркаса, при котором монолитное ребро несущего ригеля в каждом пролете у колонны имеет ширину 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, нежели остальные плиты каждой ячейки каркаса. В остальном каркас выполняют так же, как и в рассмотренном выше варианте.

Конструктивное решение зданий серии предусматривает использование сборных ж/б диафрагм в виде плоских ж/б элементов, объединенных с колоннами каркаса. Существующая номенклатура сборных элементов стенок позволяет компоновать из них диафрагмы и ядра жесткости любого размера, кратного 3 м. Сборные диафрагмы (сплошные и с проемами) предусмотрены поэтажной разрезки с контактным горизонтальным стыком. Возможно применение сборно-монолитных диафрагм жесткости с выполнением частей плоских стен из монолитного ж/б и объединением их со сборными элементами в единую конструкцию. Диафрагмы и ядра жесткости из монолитного ж/б в зданиях серии выполняют любого требуемого размера. В таком случае стенки плоских диафрагм жесткости объединяют по сторонам с колоннами. При замкнутом в плане сечении монолитного ядра жесткости колонны из состава ядра жесткости могут быть исключены. При размещении и конструировании вертикальных диафрагм жесткости должна быть обеспечена требуемая изгибная жесткость здания в плане и не вызывать значительных внутренних температурных усилий в элементах каркаса или неравномерных продольных деформаций вертикальных элементов диафрагм.

Для обеспечения этих условий число диафрагм в плане здания должно быть не менее трех, и их оси в плане не должны пересекаться в одной точке. Поперечные диафрагмы должны быть максимально равномерно распределены по плану здания, жесткость их горизонтальных сечений должна быть примерно одинакова, а продольные диафрагмы не следует размещать у торцов здания (секции). Вертикальные диафрагмы жесткости, как правило, совмещают с ограждением лестнично-лифтовых узлов. При высоте здания до 15 этажей включительно взамен сплошных диафрагм жесткости допускается устраивать стальные связи в виде раскосов, жестко объединенных с колоннами и ригелями перекрытий. При большей высоте здания применение стальных связей должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.

Колонны могут быть как поэтажной разрезки, так и многоэтажные. Колонны поэтажной разрезки выполняют как из монолитного, так и из сборного ж/б. Конструктивно колонны могут быть типовыми бесконсольными с традиционными конструкциями стыков (например, на ванной сварке). Вместе с тем в серии предусмотрены и колонны новой конструкции с плоскими бессварочными стыками и резьбовыми соединениями. Колонны могут иметь квадратное, прямоугольное или круглое сечение. Колонны квадратного сечения выполняются размером 400х400 мм. Продольную рабочую арматуру колонн выполняют сквозной по всей их длине и обрывают у плоских торцов колонн. Количество продольной (как и поперечной) арматуры определяют расчетом и конструктивными требованиями. На концевых участках у стыков колонны имеют косвенное армирование в виде сварных сеток, а на торцах-поперечные стальные листы с анкерными стержнями, жестко закрепляемыми на сварке в раззенкованных отверстиях листов. К торцевым листам на варке по углам колонны крепятся также торцами отрезки уголков №90х90х6 (по ГОСТ 380-88 с толщиной стенки 6 мм) на высоту 100 мм, образуя ниши. Снаружи уголков к их полкам привариваются анкерные стержни. В нишах выполняются сквозные отверстия для винтовых креплений стыков колонн по высоте. Одноэтажные колонны стыкуют по высоты в уровнях диска перекрытия. Многоэтажные колонны предусмотрены, как правило, на два этажа. Стыковку их по высоте предусмотрено осуществлять в сечениях с минимальными значениями изгибающего момента (над перекрытиями). В уровнях дисков перекрытий многоэтажные колонны имеют сквозные проемы для пропуска несущих и связевых ригелей. В сквозных проемах верхнюю грань выполняют двухскатной, чтобы в несущем ригеле в проеме колонны образовалось клиновидное утолщение после его бетонирования. Для наиболее полного заполнения сквозных проемов сверху над проемами в колонне устраивают криволинейный канал для подачи бетонной смеси. В качестве рабочей арматуры колонн предусмотрено применять преимущественно сталь классов А400С, А500С, а также в опытном порядке высокопрочные стали классов А800, А1000. Допускается групповое размещение стержней мелкосортной высокопрочной стали с объединением их в пучки в количестве не более трех стержней, располагаемых по периметру сечения колонны. Для сеток косвенного армирования предусмотрено применять, как правило, арматуру классов А400С и А500С диаметром не более 14 мм. Для хомутов применяется сталь классов А240 или А400С. Плоские торцевые стальные листы толщиной 6-12 мм выполняют из прокатной листовой углеродистой стали марки ВСт3сп по ГОСТ 380-88 «Сталь углеродистая обыкновенного качества». Колонны с плоскими торцами объединяют по высоте посредством винтовых стыковых соединений.

Одноэтажные колонны стыкуют в уровнях дисков перекрытий следующим образом. К торцевому стальному листу нижней колонны крепежными гайками прикрепляют вертикальные соединительные шпильки длиной, превышающей длину диска перекрытия. Соединительные шпильки выполняются из стержней арматуры класса А400С или А500С диаметром 22-40 мм. По концам шпилек нарезается резьба. После устройства перекрытия на шпильки наворачивают юстировочные гайки, позволяющие установить верхнюю колонну в проектное положение. Затем под торец поднятой колонны помещают высокопрочную мелкозернистую бетонную смесь и опускают колонну на юстировочные гайки. Положение верхней колонны окончательно фиксируют крепежными гайками, размещенными в нишах верхней колонны. После этого все ниши верхней и нижней колонн зачеканивают высокопрочным раствором. Плоские стыки сборных многоэтажных колонн выполняют аналогично. Однако в этом случае стык осуществляют вне междуэтажного перекрытия в сечениях, в которых изгибающий момент имеет минимальное значение. Между торцевыми листами стыка может быть размещена центрирующая прокладка. После установки верхней колонны в проектное положение зазор между торцевыми листами заполняют высокопрочным строительным раствором (мелкозернистым бетоном). Для исключения вытекания раствора на стадии строительства и для реализации в нем объемного напряженного состояния при эксплуатации по контуру торцевых листов на сварке крепится окаймление в виде стальной полосы.

Предусмотрена в каркасах зданий рассматриваемой серии и возможность применения монолитных ж/б колонн. Для этих колонн предусмотрены два варианта стыков их сопряжения по высоте в ровнях дисков перекрытий. По первому варианту продольная арматура классов А400С или А500С нижней колонны выпускается с изгибом через перекрытие кверху на высоту над ним, требуемую для анкеровки расположенной внахлест продольной арматуры верхней колонны. При этом в сечении верхней колонны на указанной высоте над перекрытием, в котором оборвана арматура нижней колонны, величина изгибающего момента, действующего при эксплуатации, имеет минимальное по величине значение. При втором варианте стыков стержни рабочей арматуры колонн выполняют на их высоту в пределах каждого этажа с обрывом над их верхом нижнего перекрытия и под низом верхнего перекрытия. Внахлест и параллельно с концами рабочей арматуры стыкуемых колонн у каждого перекрытия по контуру их сечения на анкеровочную длину в обе стороны (кверху и внизу) от перекрытия размещают арматурные коротыши. Эти коротыши могут быть выполнены из стали тех же классов, что и рабочая арматура колонн. Как и в предыдущем варианте, для получения высококачественных конструкций монолитных колонн, выполненных с армированием поперечными сварными сетками, могут быть применены самоуплотняющиеся гравитационные бетонные смеси, разработанные в БелНИИС.

Традиционные типовые плиты, используемые в дисках перекрытий рассматриваемой серии, изготавливают длиной, требуемой по проекту, обеспечивая с обоих торцов открытые на глубину 100 20 мм цилиндрические пустоты, а также выпуски продольной рабочей стержневой арматуры на длину 150 10 мм. По ширине плиты предусмотрены двух типоразмеров (номинально 120 или 150 см). На боковых поверхностях плит выполняются шпоночные углубления, обеспечивающие их совместную в составе диска перекрытия работу с соседними плитами в межплитных швах. Многопустотные плиты безопалубочного формования нарезают требуемой длины согласно проекту. Номинальная ширина их, как правило, составляет 120 и 150см. Сквозные продольные пустоты могут иметь круглое, прямоугольное, овальное или других форм сечение. Вдоль боковых поверхностей плит выполняют продольные пазы, предназначенные для образования межплитного шва омоноличивания. Плиты имеют только продольное рабочее армирование в виде проволок или канатов и не имеют поперечного армирования. Выпусков арматуры на торцах эти плиты так же не имеют. Для пропуска через диски перекрытий вертикальных инженерных коммуникаций предусмотрено использование сантехнических плит крытого профиля. В этих плитах шириной 120 или 150 см вся продольная рабочая арматура сконцентрирована в двух боковых ребрах и выпущена в виде выпусков за их торцы. Торцы выполнены с наклоном верха ребра от середины плиты на 50 мм. В тонкой средней части данная часть плиты содержит легкое проволочное армирование, позволяющее простыми средствами образовывать в ней сквозные проемы требуемого размера. В остающейся цельной части она служит опалубкой для укладки дробленого легкого камня и устройства бетонной стяжки. На боковых поверхностях, как и в типовых многопустотных плитах, выполнены дискретные шпоночные углубления для образования бетонных шпонок после укладки их в проектное положение и устройства швов омоноличивания.

В серии предусмотрено два случая выполнения армирования монолитных ригелей.

В первом случае при применении сборных и монолитных колонн поэтажной разрезки арматурные каркасы несущих ригелей, заготавливаемые заранее, выполняют сквозными длиной на полтора-два пролета со стыковкой их через колонну. Арматурные каркасы связевых ригелей готовят длиной на пролет со стыковкой их над колоннами посредством арматуры, располагаемой внахлест.

Во втором случае при применении сборных двухэтажных колонн ригели пропускают через сквозные проемы в колоннах. Арматурные каркасы несущих и связевых ригелей заготавливают заранее на каждый пролет и размещают соответственно между торцами плит или вдоль их боковых сторон. Затем по месту устанавливают арматуру надопорных узлов, а также арматуру межплитных швов поперек несущих ригелей у концов плит. Арматурные каркасы фиксируют в проектном положении и в образовавшиеся объемы между торцами и сторонами сборных плит укладывают бетонную смесь. В межплитных швах поперек несущих ригелей размещают плоские арматурные каркасы с верхней рабочей арматурой. Плоские арматурные каркасы, размещаемые в межплитных швах, включают верхний рабочий стержень, к которому по концам прикреплена поперечная анкерная арматура. Стержень размещают сквозным над каркасом несущего ригеля по обе его стороны в швах на требуемую длину. Если многопустотные плиты не имеют по торцам выпусков рабочей арматуры, в межплитные швы понизу поперек несущего ригеля над его нижней арматурой дополнительно устанавливают отдельные стержни на длине, достаточной для их анкеровки в бетоне межплитного шва.

В конструктивной системе зданий разделены функции несущих и

ограждающих конструкций (рис.3.1) [8].

Ограждающие конструкции выполняют в виде наружных стен и поэтажно опертых перегородок, размещаемых в любом месте диска перекрытия. Наружные стены, как правило, выполняют в виде кладки из различных штучных изделий (из ячеистого бетона, керамики и др.) поэтажно опертыми на диски перекрытий. Они могут быть однослойными и многослойными (рис.3.4) .

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема каркаса

Рисунок 3.2 – Конструкция каркаса и варианты поперечных сечений ригелей

Рисунок 3.3 – Сборные изделия для каркаса, узлы сопряжения монолитного ж/б несущего ригеля с колонной

Рисунок 3.4 - Узлы сопряжения поэтажно опертых наружных стен с дисками перекрытий (соответственно однослойная и трехслойная стена)

1 - сборные многопустотные плиты перекрытия; 2 - крайний монолитный ригель; 3 - кладка из ячеистобетонных камней; 4 - облицовочный слой кладки; 5 - утеплитель;

6 - компенсационная прокладка (пенополистирол); 7 – раствор

а) Многоэтажные колонны
б) Колонны поэтажной разрезки
Рисунок 3.5 -  конструкции стыков колонн повышенной несущей способности с винтовыми соединениями 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.

Многопустотные плиты дисков перекрытий (должны иметь открытые с обоих торцов полости на глубину 100 10 мм) (рис.3.6).

Рисунок 3.6 - Многопустотные плиты дисков перекрытий

а-типовые плиты с выпусками рабочей арматуры; б-плиты безопалубочного формования

Рисунок 3.7 - Узел сопряжения колонн с дисками перекрытия (видна арматура монолитных ригелей). Поэтажно опертые наружные стены

Дома системы «АРКОС-1» характеризуются следующими показателями:

Таблица 2 - Показатели системы «Аркос-1»

Показатели и параметры	Ед. измерения	Характеристика, величина
Тип каркаса	–	рамно-связевый, сборно-монолитный
Тип перекрытия	–	плоское распорное
Размеры сетки колонн	м	при сборных многопустотных плитах толщиной 22 см до 8,40x8,40 м.
Приведенная толщина перекрытия	м	0,134
Удельный расход железобетона, всего	м3/м2	до 0,170
в т.ч. монолитного	м3/м2	0,06
Удельный расход стали на армирование перекрытия	кг/м2	10,8…..11,6
каркаса	м3/м2	13,2…..15,3

Примечание: удельные расходы материалов приведены относительно 1м2 общей площади здания.