Дом серии куб деревянный каркас. Каркас унифицированный безригельный

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ПО ИНФОРМАЦИИ НПО "КУБ"

Конструкции КУБ-2,5 разработаны для строительства зданий до 25 этажей и выше в I-IV климатических районах как в обычных условиях, так и в условиях повышенной сейсмической активности до 8 баллов. Возможно, так же строительство зданий высотой до 16 этажей и в районах с сейсмичностью до 9 баллов.
Каркас прост в изготовлении и монтаже. Изделия каркаса простой геометрической формы и имеют ограниченное количество типоразмеров, что существенно облегчает его освоение. Парк форм минимален, сами формы отличаются простотой и технологичностью.
Элементы безригельного каркаса могут быть легко изготовлены во вновь осваиваемых районах, в условиях отсутствия индустриальной базы, а так же в местах, где еще не налажено производство каркасов действующих серий. Безригельный каркас обладает архитектурно-планировочными и конструктивными преимуществами перед традиционными блочными.
Гладкий потолок перекрытия в ряде случаев позволяет отказаться от дорогостоящих подшивных потолков, необходимых по гигиеническим, эстетическим или техническим требованиям.
Уменьшенный строительный габарит перекрытия дает возможность на 5-8% снизить кубатуру здания. Наличие консольной части по периметру перекрытия позволяет удобно решать температурно-осадочные швы, примыкание к другим зданиям, устройство галерей и солнцезащитных элементов для южных районов.

Одним из достоинств каркаса является пониженный показатель расхода стали и цемента на 1 кв.м перекрытия по сравнению с каркасными системами, применяемыми как внутри страны так и за рубежом.
Следующим достоинством является так же простота монтажа.
Формообразующие возможности каркаса имеют широкий диапазон от одноэтажных до многоэтажных зданий со сложным архитектурно-пространственным решением.
Экспериментальные и теоретические исследования, проведенные в институте ЦНИИЭП жилища, подтвердили жесткостные и прочностные качества конструкции, а так же достоверность расчетных предпосылок.

Номенклатура изделий, предусмотренная в выпусках КУБ-2.5, позволяет проектировать здания пролетами 6 и 3 м с шагом колонн 6 и 3 м, высотами этажей 2,8; 3,0; 3,3 м. Конструкции каркаса предполагают применение наружных внутренних стен как из штучного материала, так и в виде крупноразмерных элементов - панелей.

Панели наружных стен запроектированы однослойными керамзитобетонными вертикальной разрезки.
Строители отмечают удобство монтажа каркаса, легкость его освоения на стройпощадке, возможность достижения высокой производительности труда.

Эти перекрытия представляли собой рамную систему в двух направлениях: с колоннами-стойками, защемленными в фундаментах и ригелями - нарезными плитами. Наиболее сложный узел - примыкание плиты к колонне - решен приваркой закладной коробчатой детали плиты к продольной рабочей арматуре колонны. Этот железобетонный каркас зданий был назван "каркас унифицированный, безригельный" (КУБ-1), В дальнейшем были разработаны модификации каркаса системы "КУБ" для различных эксплуатационных нагрузок и условий изготовления.

Следующим крупным шагом в развитии систем КУБ стала разработка сборно-монолитной конструктивной системы КУБ-2,5, комплект документации на которую разработан в 1990 году. В новой модификации усовершенствованы основные конструктивные решения системы - стыки неразрезанных многоярусных колонн, стыки панелей перекрытия, узлы соединения панелей перекрытия с колоннами, образующие рамные узлы, решение связей, внедрены мероприятия по снижению трудозатрат на изготовление и монтаж элементов и оптимизации экономических характеристик.Сборный каркас монтируется из изделий заводского изготовления с последующим замоноличиванием узлов и стыков, в эксплуатационной стадии конструкция является монолитной.

В системе КУБ-2,5 предусмотрено использование укрупненных панелей перекрытия с максимальными размерами 2960х5980х160 мм, наряду с одномодульными панелями с максимальными размерами 2980х2980х160 мм.При наличии подъемно-транспортных возможностей подрядной организации, предпочтительнее использовать укрупненный вариант плит перекрытия.

Новая конструкция узлов крепления связей к колоннам, снижает вероятность резонанса каркаса при вынужденных колебаниях (сейсмическая активность, ветровые нагрузки и др.). Система КУБ-2,5 может использоваться для строительства жилых, общественных и некоторых промышленных зданий, наряду с обычными условиями строительства, также и в районах с сейсмической активностьюдо 9 баллов включительно по шкале MSK-64.

Рамная несущая конструкция, состоящая из 2-х основных несущих элементов системы, обеспечивающих ее прочностные качества – колонны и плиты перекрытия, позволяет для ограждающих конструкций здания использоватьместные неконструктивные материалы, в том числе и монолитные стены.

Монтаж конструкций ведётся в следующем порядке: монтируются колонны и замоноличиваются в стаканах фундаментов, затем устанавливаются и привариваются к арматуре колонн надколонные панели (НП); далее монтируются межколонные (МП) и средние панели (СП).

Стык колонн предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца верхней колонны должен войти в патрубок верхнего торца нижней колонны. Сварка арматуры выполняется при условии растягивающих усилий в стыке.

Установка надколонных панелей на колонну производится с помощью монтажного кондуктора, специальные болты которого предварительно выставляются на проектную отметку низа панели, уровень установленной панели при необходимости корректируется этими же болтами.Установленная на проектную отметку надколонная плита крепится к колонне с помощью сварки обечайки плиты с рабочей арматурой колонны, используя стальные посредники в виде уголков, или пластин.Установка панелей перекрытия "насухо" в проектное положение производится с помощью бетонных монтажных столиков, предусмотренных конструкцией панелей, при этом арматурные выпуски торцов смежных панелей совмещаются таким образом, что образуется петля. В петлю пропускается арматура и приваривается. Далее стыки замоноличиваются.

Стойки снимаются только после того, как перекрытие следующего (с аналогичной установкой стоек) этажа смонтировано, замоноличено и бетон замоноличивания набрал не менее 70% проектной прочности.

Каркас здания (сооружения) в системе конструктивного безригельного каркаса представляет собой пространственную конструкцию, типа "этажерки" сборного, сборно-монолитного или монолитного исполнения. В качестве стоек каркаса служат колонны, роль ригелей выполняют плиты перекрытия, для элементов жесткости используются связи либо диафрагмы. Лестницы, вентблоки, лифтовые шахты могут быть применены типовые. Несущая способность перекрытий позволяет использование каркаса в зданиях с интенсивностью нагрузок на этаж до 1300 кг\м2 (модификация "КУБ-2,5К" до 2500кг\м2).

В основе конструктивной СИСТЕМЫ "КУБ 2,5" заключен оригинальный узел сопряжения двух основных элементов - панели и колонны с использованием закладной делали - стальной обечайки специальной конструкции соединенной с арматурными каркасами,распологающимися в теле панели. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего сжатия, в следствии чего происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать ванной сварки в стыке колонн, в узле присутствуют только монтажные швы.

Членение перекрытия запроектировано с таким расчетом, чтобы стыки панелей распологались в зонах, где величина изгибающих моментов равна нулю. Стыки элементов, из которых состоит безригельный каркас в целом, замоноличиваются, образуя рамную конструктивную систему, ригелями которой служат перекрытия.

Важным преимуществом системы является возможность использования в колоннах бетонов повышенных классов (до В60), что сказывается на результатах армирования и сохранении типовых поперечных сечений колонн 400*400. Колонны, изготавливаемые на строительной площадке (в монолитном домостроении) могут иметь класс бетона до В30, а это накладывает на конструирование стоек соответствующие ограничения.

Нагрузка на основание здания построенного с использованием каркаса СИСТЕМЫ "КУБ-2.5" на 25% меньше, чем от аналогичного в монолитном исполнении. Собственный вес каркаса минимален за счет достигнутой оптимизации всех сечений. Независимо от грунтовых условий объем фундаментов, необходимых для распределения усилий на основание от надземной части зданий, выполненных в конструкциях "КУБ-2.5" будет всегда ниже.

Конструкции безригельного каркаса предназначены для применения в различных регионах России, в том числе в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

Прочность конструкций каркаса "КУБ-2.5" подтверждена техническими расчетами и многочисленными испытаниями:

• Конструкции КУБ рассмотрены НТС Госкомархитектуры при Госстрое СССР и письмом №ИП-7-3691 от 19.09.1986 года и рекомендованы к применению;
• ЦНИИСК им.Кучеренко Госстроя СССР, каркас КУБ рекомендован к применению (заключение от 15.03.90г.);
• Лаборатория динамических испытаний ЦНИИЭП жилища под руководством Ашкинадзе Г.Н. (успешно пройдены динамические испытания).
• Сегодня успешно эксплуатируются более тысячи объектов построенных с использованием безригельного каркаса в России и зарубежом.

Системы безригельного железобетонного каркаса в современном строительстве

Сборный железобетонный каркас «КУБ-2.5» является универсальной конструкцией для строительства жилых, общественных и промышленных зданий как в обычных условиях строительства, так и в районах с сейсмичностью не более 9 баллов включительно по 12 бальной шкале. ниверсальная конструктивная система «КУБ-2.5» позволяет в разнообразных климатических, рельефных, сейсмических условиях практически полностью обеспечить строительство жилых домов, зданий социально-культурного назначения, складских комплексов, многоярусных стоянок автотранспорта и т.п. - т.е. реализовать жилую застройку и объекты промышленно-комунальной зоны при ней в едином конструктивном ключе, в единой технологии изготовления и монтажа строительных конструкций.

Жилые дома, объекты социально-бытового назначения, административные здания – десятки и сотни объектов возведены за это время с использованием безригельного каркаса во многих городах Росcии и СНГ - Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Киеве и многих других городах.

Рисунок 1

Вид в аксонометрии несущих конструкций

а) и эпюры моментов (б) безригельного каркаса «Куб-2.5»: НК- надколонная плита; МК- межколонная плита; ПВс- плита вставка; К-колонна

На сегодняшний день конструктивная строительная система безригельного каркаса «КУБ-2.5» - это единственная на российском рынке строительная система, в которой каркас является полносборным, монолитными являются только стыки между конструктивными элементами каркаса: колонной и плитой. Это делает перспективным её использование в условиях Севера, где ограничено применение монолитного железобетона природными факторами. Применяемая в этой системе заводская технология изготовления элементов зданий максимально переносит затраты труда строителей в цеховые условия, тем самым значительно уменьшая на строительной площадке риски как природных, так и человеческих факторов, а также в значительной мере сокращает сроки строительства.

Конструкция безригельного каркаса системы «КУБ-2.5» представляет собой рамный (рамно-связевый) сборно-монолитный каркас с бескапительными перекрытиями (рис.1,а). Членение перекрытия запроектировано с таким расчетом, чтобы стыки панелей располагались в зонах, где величина изгибающих моментов равна нулю (рис.1,б). Пространственная жесткость обеспечена монолитной связью элементов (перекрытий и колонн) и, при необходимости, включением в систему связей или диафрагм.

Разработанные конструкции каркаса предусматривают высоты этажей 2,8 м, 3,0 м, и 3,3 м при основной сетке колонн 6,0 х6,0 м. Возможны пролеты 3,0 м, 6,0 м и 12,0 м.

Рисунок 2 Варианты наружных ограждающих конструкций безригельного каркаса «Куб-2.5»

Конструктивная система безригельного каркаса имеет 2 несущих элемента: колонна и панель перекрытия, что дает возможность выполнять наружные ограждающие конструкции в различных вариантах. Наружные стены по статической функции могут быть как навесными (рис.2,а-б) так и самонесущими (рис.2,в). По материалу – бетонные, из пеноблоков, кирпичные. Утеплитель может располагаться как с внутренней стороны, так и с наружной, в том числе с применением вентилируемых фасадов. В качестве внутренних стен и перегородок так же могут применяться конструкции из различных материалов.

Рисунок 3 Варианты плит перекрытий и стыки плит перекрытий

безригельного каркаса «Куб-2.5»

Плоские панелей перекрытия применяют заводского изготовления двух модификаций: одномодульные размерами 2980х2980х160мм (максимальный размер 2980х5980х160 мм) и двухмодульные с размерами 2980х5980х160 мм.

Одномодульные панели перекрытия разделяются в зависимости от их местоположения в каркасе (рис.3,б) на:

надколонные, межколонные, средние (плиты вставки).

Двухмодульные панели образуются путем объединения двух соседних панелей: надколонная и межколонная; межколонная и средняя (рис.3,а).

Применение двухмодульных панелей предпочтительнее, так как это позволяет вдвое ускорить монтаж и сэкономить на замоноличивании стыков.

При установке панелей арматурные выпуски торцов совмещаются таким образом, что образуется петля, куда вставляется, а затем привязывается арматура (рис.3,в). Швы между плитами используются для пропуска инженерных коммуникаций.

Колонны разработаны двух типов: сечением 400х400 мм с предельной длиной 14600 мм и сечением 200х400 мм с предельной длиной 9200 мм (рис.4,5).

В уровне перекрытии колонны имеют обнаженную арматуру (рис.4).

Рисунок 4 Колонны безригельного каркаса «Куб-2.5»

Рисунок 5 Колонны и стыки колонн безригельного каркаса «Куб-2.5»

Стык колонн предусматривает принудительный монтаж, при котором фиксирующий стержень нижнего торца верхней колонны должен войти в патрубок верхнего торца нижней колонны (рис.5,в). При этом не требуется установка опалубки, не предусматривается сварка арматуры, сокращается построечная трудоемкость. Также на колонне предусмотрены вертикальные риски на всех вертикальных гранях для удобства геодезического контроля при монтаже колонн (рис.5,б).

Узел сопряжения двух основных элементов - панели и колонны разработан с использованием закладной детали - стальной обечайки (рис.5,г), соединенной с арматурными каркасами, располагающимися в теле панели. Бетон в данном узле работает в условиях всестороннего обжатия, вследствие этого происходит его самоупрочнение. Это дало возможность избежать ванной сварки в стыке колонн. В узле присутствуют только монтажные швы.

Монтаж конструкций, составляющих безригельный каркас в целом, ведется в следующем порядке: сначала устанавливаются, выверяются колонны и замоноличиваются в стаканах фундаментов; затем на проектную отметку устанавливаются надколонные панели и привариваются к арматуре колонн; после этого межколонные и средние панели монтируются «насухо» при помощи бетонных монтажных столиков (рис.3,г), предусмотренных конструкцией панелей; стыки между панелями бетонируются

Практика использования унифицированного безригельного безкапительного каркаса системы «КУБ-2.5» показала преимущества её перед другими системами:

На сегодняшний день это практически единственная система, которая действительно дает полную свободу планировочных решений (рис.6). С ее помощью можно строить здания высотой от 2 до 25 этажей, с любой высотой этажа.

По сравнению с традиционными технологиями возведения многоэтажных зданий эта технология является экономичной: пониженный показатель расхода бетона и стали дает общее снижение стоимости строительства на 5-7%, даже с учетом затрат заводской технологии изготовления элементов.

Преимущество системы по сравнению с монолитными каркасами выражается: в пониженном показателе массы стали в перекрытии (78,9 кг на 1 м3 при шаге колонн 6х6м); в возможности использования в колоннах бетонов повышенных классов (до В60), что сказывается на результатах армирования и сохранении типовых поперечных сечений колонн 400 х 400мм.

Все элементы системы, в отличие от технологии монолитного каркаса, производятся заводским способом, что позволяет практически полностью исключить вариант брака, так как все составляющие конструкции безригельного каркаса проходят жесткий производственный контроль на предприятии.

Следующим фактором при определении преимуществ этой строительной системы являются высокая скорость и простота монтажа.

При возведении объектов бригада из 5-ти человек монтирует в смену до 300 м 2 перекрытий, пространственную конструкцию собирает с темпом 200 м 2 , независимо от времени года и погодных условий. При хорошем навыке монтажников каркас одной секции 16-этажного дома может быть выполнен за три месяца с установкой всех железобетонных элементов.

За счет увеличения скорости возведения каркаса и экономии основных материалов достигается общая экономическая эффективность до 20% от общей суммы затрат на возведение надземной части, что подтверждается расчетами и практикой применения системы в 27 регионах России.

Рисунок 2.5 Пример жилого 16-ти этажного дома в системе безригельного каркаса «Куб-2.5»

«КУБ-2,5» дает возможность производить в одних и тех же типах форм сборные элементы любой применяемой этажности.

Для реализации жилой застройки (жилые и общественные здания) необходимо иметь 4 типа форм: колонна, надколонная плита, межколонная плита, средняя плита. Лестницы, вентблоки, лифтовые шахты при этом могут быть применены любой другой конструктивной системы, освоенной заводами производителями железобетонных изделий.