СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И НЕСЪЁМНАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ МОДУЛЬНАЯ ОПАЛУБОЧНАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области строительства, и может быть использовано при возведении жилых, производственных и общественных зданий в том числе при возведении монолитных конструкций здания: фундаментов, ростверков, кессонов, стен, колонн, перекрытий и покрытий.

Известно каркасное здание по патенту Российской Федерации N 2112117, кл. E04B 5/43, 1998 г., содержащее рядовые и наружные колонны и перекрытия, выполненные в виде сочлененных друг с другом с одинаковым шагом прямоугольных надколенных, межколонных и центральных плит, снабженных по периметру опорными столиками и полками. По способу, заложенному в данном решении, перекрытия выполняют в виде сочлененных друг с другом с одинаковым шагом прямоугольных надколонных, межколонных и центральных плит, которые снабжают по периметру опорными столиками и полками. Часть колонн или все колонны располагают относительно соответствующих им надколонных плит со смещением по вертикальной оси. По крайней мере, часть плит перекрытия или все плиты выполняют монолитными и устанавливают на сборные или монолитные колонны. Здание выполняют многоэтажным, причем перекрытие каждого этажа выполняют независимо от перекрытий других этажей либо монолитным, либо сборным из плит, уложенных в одной плоскости с омоноличенными или неомоноличенными стыками, либо из плит, уложенных по верхней плоскости заподлицо. Опорные столики плит выполняют асимметричными относительно горизонтальных осей, проведенных через центры плит нормально к их ребрам, причем надколенную плиту выполняют одинаковой с межколонной плитой и снабжают ее отверстием для пропуска колонны, а межколонные плиты устанавливают на надколенные плиты своими столиками и все плиты замоноличивают по верхним плоскостям заподлицо в одном уровне.

Недостатками данного решения являются высокие трудозатраты при изготовлении металлических форм для плит перекрытия, изготовлении плит перекрытия и покрытия, повышенный расход арматуры, ограничение шага колонн, ограничение габаритных размеров плит перекрытия, связанные с использованием грузоподъемных механизмов и условиями перевозки, недостаточные теплозвукоизоляционные свойства плит перекрытия и покрытия. Зависимость шага колонн от габаритных размеров плит перекрытия приводит к невозможности получения оптимальных планировочных решений, что в дальнейшем ведет к удорожанию стоимости изделия и себестоимости строительства объекта в целом.

Известен способ возведения здания по патенту Российской Федерации №2173750, кл. E04B 1/18, 2001 г., принятый заявителем за прототип способа.

По этому способу сооружают фундамент, устанавливают колонны, бетонируют плиты перекрытия и покрытия. После возведения колонн устанавливают опалубку перекрытий и покрытий, часть которых выполняют с консолью, на опалубку устанавливают пустотообразующие элементы с шагом, посредством которого образуют каналы, в которые укладывают арматурные каркасы, причем пустотообразующие элементы устанавливают между колоннами и на консолях параллельно одной из осей здания, или под углом к ней, или по радиусу, а на пустотообразующие элементы укладывают арматурные сетки, после чего бетонируют плиты перекрытия и покрытия. На опалубку перекрытий и покрытий укладывают бетонно-растворную смесь, а затем на нее устанавливают пустотообразующие элементы. Пустотообразующие элементы устанавливают, например, на сборные или монолитные балки.

Система перекрытия и покрытия, полученная благодаря использованию предлагаемого технического решения, после набора бетоном требуемой прочности представляет собой безригельную плиту, работающую в двух направлениях, что позволяет перекрывать значительные площади помещений здания. Плита перекрытия имеет минимальный собственный вес, высокую несущую способность и хорошие теплозвукоизоляционные свойства.

Однако на установку, монтаж и демонтаж опалубки требуется очень много времени, что значительно сдерживает строительство объекта вцелом.

Известна опалубка для бетонирования коробчатых конструкций из усадочных материалов по авторскому свидетельству СССР №998702, кл. E04G 11/40,1983 г., в которой поддон с бортами и вкладыш из секций, соединенных между собой компенсационными устройствами, каждое компенсационное устройство выполнено в виде клиновых опор, образованных двусторонним клином и односторонними клиньями, которые жестко прикреплены к стенкам смежных секций, и накладок со стержнями, причем каждый стержень размещен между односторонними клиньями и пропущен через двусторонний клин.

Опалубка обеспечивает автоматическое сжатие вкладыша в момент усадки, что предупреждает появление трещин в отформованном изделии. Регулируя усилие сжатия пружин, можно настраивать опалубку на разные усадочные силы сжатия для различных формуемых материалов.

После отвердения изделия при распалубке вкладыш при помощи механического привода отрывается от поверхности отформованного изделия.

Однако эта опалубка не обеспечивает требуемого качества формуемых изделий, является съемной, материалоемкой и сложной по конструкции и может быть использована преимущественно при изготовлении монолитных конструкций коробчатого типа из полимербетонных и подобных им усадочных материалов.

Известна несъемная опалубка по авторскому свидетельству СССР №1763610, E04G 9/00,9/10, 1992 г. У данной опалубки, включающей наружную и активную поверхность с выступами, каждый участок поверхности выступов составляет с нормалью к наружной поверхности угол α, определяемый из следующего соотношения α<arcsin K, где K - коэффициент сцепления материала опалубки с монолитным бетоном, равный σ/R, где σ - прочность сцепления материала опалубки с бетоном, R - прочность бетона при осевом растяжении в тех же единицах измерения, что и σ.

Выступы могут быть выполнены разной высоты, причем разность высот равна высоте защитного слоя бетона.

Несъемная опалубка изготавливается из бетона на поддоне активной поверхностью вниз. На дно поддона предварительно уложен рифленый резиновый коврик с выступами требуемой конфигурации. После изготовления плиты опалубки доставляются в место проектного расположения. После этого укладывается монолитный бетон. В эксплуатационный период стена плиты и бетон работают совместно, так как обеспечены сцеплением, равным прочности бетона при осевом растяжении.

Такая опалубка имеет достаточно большой вес, требующий для монтажа грузоподъемные устройства.

Известно устройство для бетонирования монолитных кессонных перекрытий по авторскому свидетельству СССР №1705524, кл. E04G 11/40, 1992 г., принятое заявителем за прототип. Оно содержит несущий каркас со съемными прогонами и кессонообразователями. С целью снижения металлоемкости и сокращения трудоемкости формования перекрытия при увеличении его пролета в случае опирания на возводимые в опалубке монолитные стены здания, несущий каркас выполнен в виде опертой на опалубку лежащих стен пространственной формы, к узлам раскосов которой посредством тяг подвешены прогоны с закрепленными на них съемными кессонообразователями.

Данное устройство используется, в основном, для сооружения только перекрытий и покрытий, сборка, монтаж и демонтаж которых требует немалых затрат, что влияет на себестоимость возводимых строительных конструкций.

Технической задачей изобретения является расширение технологических возможностей несъемной универсальной модульной опалубочной системы, повышение качества и несущей способности возводимых монолитных конструкций, сокращение трудоемкости при монтаже опалубки, снижение материалоемкости строительных конструкций в процессе их возведения, расходов на отделочные работы и тем самым значительное сокращение продолжительности и себестоимости строительства объектов.

Поставленная техническая задача решается тем, что в предлагаемом решении после установки свай перед возведением фундамента сооружают ростверк, для чего на сваи устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему с кессонообразователями, в кессонообразователи на дистанцеры укладывают горизонтальные арматурные каркасы и/или канаты, а в универсальной модульной опалубочной системе ростверга выполняют отверстия для пропуска вертикальной рабочей арматуры свай, после чего бетонируют раствором.

Кроме того, после возведения ростверка и фундамента, сооружают стены, для чего на фундамент и/или ростверк вертикально устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему, с двух сторон стягивают ее стяжками через балки и устанавливают раскосы как упоры и ограничители на время заливки стены, затем в кессонообразователи устанавливают арматурные каркасы и арматурные сетки, после чего бетонируют стены.

Кроме того, после возведения колонн сооружают ригели, для чего на съемные прогоны, поддерживаемые промежуточными временными стойками, на колонны устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему с кессонообразователями, в кессонообразователи которой на дистанцеры устанавливают горизонтальные арматурные каркасы и/или укладывают канаты, а в универсальной модульной опалубочной системе ригеля выполняют отверстия для пропуска вертикальной рабочей арматуры колонны, после чего бетонируют монолитную конструкцию ригеля в два этапа, первый этап - на высоту универсального модульного элемента опалубочной системы ригеля, оставляя пазы для натяжения канатов, а после набора прочности бетона производят натяжение канатов на бетон через пазы, после чего монтируют опалубку вышележащего перекрытия, а затем пазы в конструкции ригеля замоноличивают одновременно с устройством перекрытия, опертого на уже изготовленный ригель.

Кроме того, при армировании конструкции ригеля только арматурными каркасами, без использования канатов, бетонируют монолитную конструкцию ригеля в один этап одновременно с устройством монолитного перекрытия.

Кроме того, после возведения колонн и стен сооружают перекрытия, для чего на ригели и/или уже возведенные нижележащие стены устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему с кессонообразователями, в кессонообразователи которой на дистанцеры устанавливают рабочие арматурные каркасы и укладывают арматурные сетки и/или канаты, после чего бетонируют монолитные конструкции перекрытия здания, оставляя пазы для натяжения канатов, а после набора прочности бетона производят натяжение канатов в бетоне через пазы, а пазы затем в конструкциях замоноличивают.

Кроме того, несъемную модульную опалубочную систему собирают из универсальных модульных элементов и торцевых доборных элементов-заглушек, доборных соединительных элементов, причем универсальный модульный элемент выполняют в сечении в виде трапеции, а торцевые доборные элементы-заглушки - в сечении в виде C и Z-образных профилей.

Кроме того, несущий каркас несъемной универсальной модульной опалубочной системы выполнен в виде универсального модульного элемента и торцевых доборных элементов-заглушек, которые выполнены с возможностью установки на колонны, или ригели, и/или на нижележащие стены, причем универсальный модульный элемент выполнен в сечении в виде незамкнутой трапеции, малое основание которой представляет собой основание-полку, а торцевые доборные элементы-заглушки - в сечении в виде С и Z-образного профиля и установлены с возможностью крепления с кессонообразователями посредством доборного соединительного элемента, а в перпендикулярном направлении к собранным универсальным модульным элементам установлены съемные прогоны, которые установлены на промежуточных стойках и предназначены для опирания и поддержания собранной несъемной универсальной модульной опалубочной системы в горизонтальном положении до набора распалубочной прочности бетона в монолитных конструкциях посредством контакта с основанием-полкой трапеции профиля универсального модульного элемента.

Кроме того, универсальный модульный элемент с поперечным сечением в виде незамкнутой трапеции малым основанием-полкой установлен на ригель и/или стену и представляет собой кессонообразователь для заливки бетоном, в котором размещен рабочий арматурный каркас и/или канаты.

Кроме того, нижнее большее основание трапеции профиля универсального модульного элемента выполнено незамкнутым и состоит из отбортовок, а на плоскости основания-полки выполнены выступы, ширина «a» выступа равна наименьшей ширине «b» отбортовки, а высота выступа «h» равна не менее величины защитного слоя бетона арматурной сетки, причем на основании-полке и боковых поверхностях незамкнутой трапеции профиля универсального модульного элемента выполнены поперечные ребра жесткости.

Кроме того, высота «Н» универсального модульного элемента или высота незамкнутой трапеции равна не менее 1/30 пролета монолитной конструкции, а кессонообразователи размещены с шагом не боле пяти высот универсального модульного элемента.

Кроме того, универсальный модульный элемент выполнен из оцинкованной или нержавеющей стали способом холодной штамповки или проката.

Кроме того, ребра жесткости на поверхности универсального модульного элемента выполнены выпуклыми и/или вогнутыми.

Кроме того, для придания дополнительной жесткости универсальному модульному элементу в его выступах и отбортовках выполнены продольные канавки жесткости.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в снижении собственного веса конкретной монолитной конструкции здания и здания в целом, повышение несущей способности отдельно взятой монолитной конструкции, а также в расширении технологических возможностей использования универсальной несъемной модульной опалубочной системы, используемой в том числе для возведения монолитных фундаментов, ростверков, кессонов стен, колонн, перекрытий и покрытий здания. Кроме того, использование предлагаемого технического решения сокращает трудоемкость опалубочных, арматурных и бетонных работ, снижает материалоемкость и себестоимость здания.

На фиг.1 изображен универсальный модульный элемент несъемной опалубочной системы;

на фиг.2 - фрагмент плана этажа здания при возведении его монолитных конструкций с использованием элементов несъемной универсальной модульной опалубочной системы;

на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, размещение элементов несъемной универсальной модульной опалубочной системы при возведении перекрытия, поперечный разрез;

на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2, размещение элементов несъемной универсальной модульной опалубочной системы при возведении перекрытия, продольный разрез;

на фиг.5 - размещение элементов несъемной универсальной модульной опалубочной системы при возведении монолитной стены здания;

на фиг.6 - вид I на фиг.4, схема изготовления ростверка на сваях;

на фиг.7 - схема поэтапного возведения монолитных конструкций здания: ригеля и перекрытия;

на фиг.8 - вид B на фиг.7, поэтапное возведение монолитных конструкций здания: ригеля и перекрытия;

на фиг.9 - торцевой доборный элемент-заглушка;

на фиг.10 изображены варианты исполнения профиля используемых торцевых доборных элементов-заглушек C-образного и Z-образного сечения;

на фиг.11 изображены варианты подсборки панелей стеновой несъемной опалубки, собранных из универсальных модульных элементов;

на фиг.12 изображен узел II на фиг.7, кессонообразователь, закрытый торцевым доборным элементом-заглушкой.

До настоящего времени для возведения фундаментов, ростверков, перекрытий и покрытий, стен использовалась съемная и несъемная опалубка, выполненная из железобетона, армоцементных и стеклоцементных плит, фибробетона, пенополистирола (см. Руководство по конструкциям опалубок и производству опалубочных работ. - М.: Стройиздат, 1983 г., стр.153-171, рис.86, «а»).

Однако такие элементы несъемной опалубки обладают достаточно большой массой и для их монтажа требуются грузоподъемные механизмы.

Известны индустриальные опалубочные системы, но они недостаточно универсальны в применении и в основном используются с грузоподъемными механизмами, (см. Анпилов С.М. Технология возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона. Учебное пособие. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, стр.36-258, стр.151-159, рис.2.2.36-2.2.40. ISBN 978-5-93093-590-5)

Применение модульных элементов несъемной опалубки позволяет осуществлять производство строительных конструкций с различными планировочными решениями.

Изготовление модульных элементов несъемной опалубки не требует значительной материально-технической базы. Небольшой вес элементов дает возможность их устанавливать без грузоподъемных механизмов. Установка готовых модулей позволяет сократить время при монтаже опалубки и снизить себестоимость работ.

В заявленную несъемную универсальную модульную опалубочную систему входят следующие элементы: универсальный модульный элемент 1 и торцевые доборные элементы-заглушки 2, боковой доборный элемент-ограничитель 3 и доборный соединительный элемент 4, промежуточные временные стойки 5 и съемные прогоны 6, раскосы 7 с балками 8 и стяжками 9.

Перечисленные элементы несъемной универсальной модульной опалубочной системы могут быть использованы для сооружения ростверков 10 или возведения фундамента 11, колонн 12, сооружения стен 13 и ригелей 14, сооружения перекрытий 15 и покрытий.

Основным элементом несъемной универсальной модульной опалубочной системы является универсальный модульный элемент 1, с применением которого сооружают в основном все монолитные конструкции здания. Он выполнен из оцинкованной или нержавеющей стали способом холодной штамповки или проката и имеет сечение в виде незамкнутой трапеции. Универсальные модульные элементы 1, собранные в конструкцию, составляющую определенную опалубочную систему для возведения необходимого монолитного элемента здания, образуют в собранном виде кессонообразователи 16, предназначенные для размещения в них, например, рабочих арматурных каркасов 17, труб, или другого инженерного оборудования.

Профиль универсального модульного элемента 1 в сечении представляет незамкнутую трапецию, верхнее малое основание которой представляет собой основание-полку 18, а нижнее большее основание выполнено незамкнутым и состоит из отбортовок 19. На плоскости основания-полки 18 выполнены выступы 20. Причем ширина «а» выступа 20 равна наименьшей ширине «b» отбортовки 19, а высота выступа 20 «h» равна не менее величины защитного слоя бетона арматурной сетки 21, уложенной на дистанцеры и универсальные модульные элементы 1 собранной несъемной универсальной модульной опалубочной системы. Высота «Н» универсального модульного элемента или высота незамкнутой трапеции, равна не менее 1/30 пролета сооружаемой монолитной конструкции. На поверхности универсального модульного элемента 1, а именно, на основании-полке 18 и боковых поверхностях незамкнутой трапеции профиля элемента 1, выполнены поперечные ребра жесткости 22. Причем выполнены они выпуклыми или вогнутыми в виде зигов, которые придают большую жесткость универсальному модульному элементу 1. А для придания дополнительной жесткости универсальному модульному элементу 1 и всей собранной опалубочной системе в выступах 20 и отбортовках 19 выполнены продольные канавки жесткости 23, упрощающие, кроме того, ориентацию и стыковку элементов 1 при сборке опалубочной системы.

Таким образом, установленный основанием-полкой 18 на ригель 14 или стену 13, универсальный модульный элемент 1 представляет собой кессонообразователь 16 для заливки бетоном, в котором размещают рабочий арматурный каркас 17 и/или канаты 24.

Торцевые доборные элементы-заглушки 2 в сечении выполнены в виде C и Z-образного профиля, предназначены для закрытия торцов кессонообразователей 16, например, возводимого перекрытия, от вытекания бетона. Доборный элемент-заглушку 2 с C-образным профилем выполняют с прямыми углами, а с Z-образным профилем - с углами наклона, например, 45, 75 и 90 градусов. Поэтому профили с углами наклона предполагают использовать при изготовлении ростверков, стен, ригелей, плит перекрытия и покрытия. Как правило, профили с углами наклона 90 градусов используют при изготовлении перекрытий, опирающихся на крайние стены здания. Причем доборные элементы-заглушки 2 выполнены с возможностью закрытия торцов кессонообразователей 16 посредством крепления их доборными соединительными элементами 4.

Промежуточные временные стойки 5 со съемными прогонами 6 используют при изготовлении ригелей 14, устройстве перекрытий 15 и других монолитных конструкций здания на строительной площадке объекта. Для этого съемные прогоны 6 уложены в ложементы промежуточных временных стоек 5, которые выставлены на расчетном расстоянии друг от друга и на которые непосредственно основанием-полкой 18 незамкнутой трапеции опирается универсальный модульный элемент 1 в случае выполнения ригеля 14. А в случае выполнения перекрытия 15 непосредственно на съемные прогоны 6 опираются несколько универсальных модульных элементов 1, собранных в опалубочную систему для возведения перекрытия 15.

Для возведения стены использованы, кроме универсального модульного элемента 1, раскосы 7 с балками 8 и стяжки 9 со втулками-дистанцерами 25. При этом универсальные модульные элементы 1 установлены вертикально, собраны в полотно на длину стены 13 и стянуты между собой стяжками 9 через втулки-дистанцеры 25 и балки 8, а раскосы 7 установлены с двух сторон собранного полотна и служат упорами и ограничителями во время укладки монолитного бетона в конструкцию стены 13.

Боковой доборный элемент-ограничитель 3 могут использовать при возведении колонн 12 и перекрытий 15, как ограничитель верхнего уровня заливки бетона.

Доборный соединительный элемент 4 предназначен для соединения и фиксации в собранном виде элементов несъемной универсальной модульной опалубочной системы, собранной для возведения монолитных конструкций здания, в том числе ростверков 10, ригелей 14, перекрытий 15.

Возведение монолитных конструкций с помощью несъемной универсальной модульной опалубочной системы осуществляется следующим образом.

Пример 1. (Фиг.6) После установки свай 26 перед возведением фундамента 11 сооружают ростверки 10. Для этого на сваи 26 устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему с кессонообразователями 16, собранную из универсальных модульных элементов 1 и торцевых доборных элементов-заглушек 2, соединенных доборными соединительными элементами 4. В кессонообразователи 16 на дистанцеры 27 укладывают горизонтальные рабочие арматурные каркасы 17 и/или канаты 24, а в собранной несъемной универсальной модульной опалубочной системе выполняют отверстия для пропуска вертикальной рабочей арматуры 28 свай 26. И после этого бетонируют ростверк 10.

Пример 2. (Фиг.5) После возведения ростверка 10 и фундамента 11 сооружают стены 13. Для этого на фундамент 11 и/или ростверк 10 вертикально устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему, собранную из универсальных модульных элементов 1 в виде полотна на длину возводимой стены 13. Установленные полотна стены 13 стягивают между собой стяжками 9 через балки 8 и втулки-дистанцеры 25, определяющие толщину возводимой стены 13 и ограничивающие расстояние между выставленными универсальными модульными элементами 1. А раскосы 7 устанавливают с двух сторон собранных полотен, которые служат упорами и ограничителями на время бетонирования стены 13. Затем в кессонообразователи устанавливают вертикально рабочие арматурные каркасы 17 и арматурные сетки 21, после чего бетонируют стену 13.

Пример 3. (Фиг.7, 8) После возведения колонн 12 сооружают ригели 14, для чего на съемные прогоны 6, поддерживаемые промежуточными временными стойками 5, и на колонны 12 устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему с кессонообразователями 16, в кессонообразователи 16 которой на дистанцеры 27 устанавливают горизонтальные арматурные каркасы 17 и/или укладывают канаты 24, а в универсальной модульной опалубочной системе ригеля 14 выполняют отверстия для пропуска вертикальной рабочей арматуры 29 колонны 12. Под установленную несъемную универсальную модульную опалубочную систему устанавливают на расчетном расстоянии промежуточные временные стойки 5 со съемными прогонами 6 для поддержки опалубочной системы во время бетонирования до набора распалубочной прочности бетона монолитной конструкции. После чего бетонируют монолитную конструкцию ригеля 14 в два этапа. Первый этап - на высоту универсального модульного элемента 1 опалубочной системы ригеля 14, оставляя пазы для натяжения канатов 24. После набора прочности бетона производят натяжение канатов 24 на бетон через пазы. А после этого монтируют опалубку вышележащего перекрытия 15, а затем пазы в конструкции ригеля 14 замоноличивают одновременно с устройством перекрытия 15, опертого уже на изготовленный ригель 14.

Пример 4. (Фиг.8) При армировании конструкции ригеля 14 только арматурными каркасами 17, без использования канатов 24, бетонируют монолитную конструкцию ригеля 14 в один этап одновременно с устройством монолитного перекрытия 15.

Пример 5. (Фиг.2, 3, 4, 7, 8, 12) После возведения колонн 12 и стен 13 сооружают перекрытие 15. Для этого на ригели 14 или уже возведенные нижележащие стены 13 устанавливают несъемную универсальную модульную опалубочную систему с кессонообразователями 16, собранную из универсальных модульных элементов 1 и торцевых доборных элементов-заглушек 2. Под установленную несъемную модульную опалубочную систему устанавливают на расчетном расстоянии промежуточные временные стойки 5 со съемными прогонами 6 для поддержки опалубочной системы во время бетонирования. В кессонообразователи 16 на дистанцеры 27 устанавливают рабочие арматурные каркасы 17 и/или канаты 24 и укладывают арматурные сетки 21. После этого бетонируют монолитные конструкции перекрытия 15 здания, оставляя пазы для натяжения канатов 24. А после набора прочности бетона производят натяжение канатов 24 в бетоне через пазы, а пазы затем в конструкциях замоноличивают.

Использование предлагаемого технического решения позволило расширить технологические возможности несъемной универсальной модульной опалубочной системы, повысить качество и несущую способность возводимых монолитных конструкций, сократить трудоемкость и снизить материалоемкость и себестоимость строительных конструкций в процессе их возведения.