Результат интеллектуальной деятельности: МНОГОПУСТОТНАЯ ФИБРОБЕТОННАЯ ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ С ПОВЫШЕННОЙ АНКЕРОВКОЙ

Изобретение относится к производству строительных конструкций, а именно к производству многопустотных железобетонных плит перекрытия методом стендового безопалубочного формирования.

Известна строительная многопустотная плита, содержащая арматурный каркас с продольной рабочей и поперечной арматурой, продольными вертикальными межпустотными элементами, монтажными петлями и бетон омоноличивания, продольные вертикальные элементы каркаса выполнены в виде приваренных к продольной рабочей арматуре в приопорных участках плиты петлевых хомутов, при этом продольная рабочая арматура снабжена фиксаторами, выполненными в виде приваренных к ней петель с шагом, равным 0,2-0,5 длины плиты (патент RU №2161230, E04C 2/06, E04C 5/06 от 27.12.2000).

Недостаток такого конструктивного решения в том, что приопорные участки плит выполняют анкеровкой арматуры из множества петель и наличие в них корытообразной сетки, это приводит к утяжелению веса плиты и завышению материалоемкости за счет нерационального размещения использования корытообразной сетки. Другим недостатком является то, что при длинном пролете резко увеличивается вес плиты, а распил плит любой длины по желанию заказчика усложняет планировочные задачи при решении создания другого конца в виде приопорного участка тела плиты, что ведет к повышению трещеностойкости изделия. Это особо может быть заметно на образовании трещин в бетоне плиты при неравномерных нагрузках на плиту; неравномерный подъем плиты, частичное опирание на подкладки, динамические воздействия при транспортировке и др., т.е. напряжение в бетоне превышает прочность бетона на растяжение, и при таких напряжениях образуются трещины в верхней части полки, в ребре, нижней части полки плиты. Таким образом, необходимо найти новые варианты усиления конструктивных исполнений с увязкой современных технологий укладки бетона (например, технологическое оборудование испанской компании «Техноспан», линия, которая действует на заводе ЖБИ, г. Рязань; завод может выпускать плиты безопалубочного формирования «БОФ» разной длины в пределах 12 м при поточной линии, шириной плит: 1; 1,2; 1,5 м с несущей способностью 300-1600 кг/см³.

Известна многопустотная предварительно напряженная керамзитобетонная плита с повышенной анкеровкой, в которой средняя часть бетонного тела плиты выполнена из керамзитобетона. Внутри бетонного тела имеются пустоты, ориентированные вдоль тела плиты. Приопорные участки плиты выполнены из тяжелого бетона и являются анкерами для арматуры из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, установленной в теле плиты. Средняя часть выполнена из керамзитобетона. Длина приопорных участков выбирается из условия 186 СНиП 2.03.01.-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» (ПМ, патент RU №115379, МПК, Е04В 5/02 от 13.10.2011).

Однако использование двух видов бетона: легкого (керамзитобетона) и тяжелого бетона и являются анкерами для арматуры из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, установленной в теле плиты только для приопорных участков, хотя и выбирается из условия 186 СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции», имеет при определенных условиях эксплуатации невысокую прочность при изгибе и прочность при сжатии для плит перекрытия большой длины, которая должна соответствовать нормируемым и расчетным величинам, и по показателям прочности такие плиты не должны уступать конструкции с цельной предварительно напряженной арматурой в виде сетки по всей длине тела плиты. Другим недостатком является то, что тело плиты ограничено выпуском проточной линии плит безопалубочного формирования большой длины, т.е. более 6 м с большой несущей способностью. Исходя из этого происходит большая выбраковка их при распиле плиты, особенно под различными углами, что связано при распиловке плит возможной любой длины по желанию заказчика для сводного проектирования пространства зданий при создании сложных планировочных решений, а это в свою очередь значительно увеличивает сроки строительства и затраты на производство строительных работ. Таким образом, известное техническое решение не позволяет расширить технологию производства изготовления таких плит при вводе в эксплуатацию технологической поточной линии по производству железобетонных изделий безопалубочным способом с высокой производительностью и удовлетворить потребность покупателя в продукции завода даже в периоды самого активного спроса, когда распил плит является необходимым, в том числе и под любым углом, в строительстве объектов.

Наиболее близкой конструкцией к предлагаемой является многопустотная керамзитобетонная плита перекрытия с повышенной анкерной арматурой содержащая тело плиты, в котором выполнены внутренние пустоты, ориентированные вдоль него, и рабочую арматуру из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, приопорные участки тела плиты выполнены из керамзита с добавлением металлической фибры или фибры из композитных материалов, при этом длина приопорных участков определяется расчетной формулой с учетом анкерующей способности керамзитобетона с фиброй (патент ПМ «№133548, E04B 5/02 от 14.05.2013).

Однако тело плиты перекрытия ограничено выпуском поточной линии плит безопалубочного формирования большой длины, т.е. не более 6 м с большой несущей способностью. Другим недостатком является то, что снижается качество плит, происходит их выбраковка при распиле плиты, особенно под различными углами, что связано при распиловке плит возможной любой длины по желанию заказчика для свободного проектирования пространства зданий при создании сложных планировочных решений, а это в свою очередь значительно увеличивает сроки строительства и затраты на производство строительных работ. Таким образом, известное техническое решение не позволяет расширить технологию производства изготовления таких плит при вводе в эксплуатацию технологической поточной линии по производству железобетонных изделий безопалубочным способом с высокой производительностью и удовлетворять потребность покупателя в продукции завода даже в периоды самого активного спроса, когда распил плит является необходимостью, в том числе и под любым углом в строительстве объекта. При этом возникает невысокая прочность при изгибе и невысокая прочность при сжатии, а также невысокие показатели сопротивления удару.

Техническая задача заключается в расширении технологических возможностей производства за счет использования отходов немерных отрезков стержней и повышения трещиностойкости плиты перекрытия.

Техническая задача решается таким образом, что многопустотная фибробетонная плита перекрытия с повышенной анкеровкой, содержащая тело плиты, в котором выполнены внутренние пустоты, ориентированные вдоль него, и рабочую арматуру напряженной проволоки, продольная арматура сверху каркаса в приопорных участках тела плиты выполнена из окаймляющих замкнутых элементов, выполненных из гибких металлических пластин в виде лент, концы которых соединяют внахлест друг к другу, и не менее двух со смещением одной относительно другой, размещенных в теле фибробетона и жестко связанных каждая с рабочей арматурой, при этом рабочая арматура в средней части плиты выполнена армированным элементом в виде ребристой высокопрочной проволоки по форме замкнутой синусоиды в плане и не менее двух элементов со смещением одной относительно другой, размещенных в теле сталефибробетона и жестко связанных с рабочей арматурой посредством сварки.

Сущность изобретения заключается в том, что конструкция многопустотной фибробетонной плиты перекрытия с повышенной анкеровкой и с продольной рабочей арматурой позволяет снизить оптимально более простыми средствами с применением доступных материалов, существенно расширить номенклатуру выпускаемых изделий и распила поточной плиты (любой длины) по желанию заказчика, в том числе и под углом, с возможностью воплощения сложных планировочных решений. Поскольку рабочая арматура в теле плиты имеет только продольно напряженную проволоку по всей длине плиты, учитывают ее только при расчете жесткости и трещиностойкости, а по прочности в расчет не берут, при необходимости повысить прочность, согласно предложенному решению, приопорные участки с рабочей арматурой выполнены из окаймляющих замкнутых элементов, выполненных из гибких металлических полос в виде лент внахлест друг к другу со смещением одной относительно другой, размещенных в теле фибробетона и жестко связанных с рабочей арматурой, при этом средняя часть плиты с рабочей арматурой выполнена армированным элементом в виде ребристой высокопрочной проволоки по форме замкнутой синусоиды, размещенных в теле сталефибробетона и жестко связанных с рабочей арматурой посредством сварки, и к тому же повышают надежность фиксации арматуры в местах, наиболее выдерживающих большие нагрузки в плите перекрытия. Все это представляет единое целое с монолитным бетоном, что повышает прочность плиты даже с возможностью ее распила любой длины и под углом. Предлагаемая конструкция не имеет перекосов и деформаций, а приопорные участки тела плиты снижают трещиностойкость от ударов и т.п., т.е. отсутствует образование трещин. Следовательно, повышается прочность плиты.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволяют установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявленного устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 приведен общий вид многопустотной фибробетонной плиты перекрытия с повышенной анкеровкой; на фиг. 2 приведен вид сверху изополя напряжений при опирании на прокладки (складирования) плиты, нагрузка собственного веса восьми плит.

Многопустотная фибробетонная плита перекрытия с повышенной анкеровкой содержит тело 1 плиты. Предварительно напряженные рабочие арматуры 2 и 3. Пустоты 4 могут быть круглой, овальной либо другой формы. Внешние поверхности рабочей арматуры 2 и 3 в приопорных участках 5 тела 1 плиты образованы закрепленными к ним замкнутыми внешними элементами, выполненными из окаймляющих гибких металлических пластин 6 и 7 в виде лент, со смещением одной относительно другой, в конце закрепленных между собой внахлест, жестко связанных с рабочей арматурой 2 и 3 посредством сварки и размещенных в теле фибробетона 8.

В средней части 9 тела 1 плиты к рабочей арматуре 2 и 3 дополнительно снабжают обрамлением арматуры, выполненной из ребристой высокопрочной проволоки 10 и 11 по форме замкнутой синусоиды в плане не менее двух элементов, со смещением одной относительно другой, размещенных в теле сталефибробетона 12 и жестко связанных с рабочей арматурой посредством сварки. При этом производят одновременно виброформирование всей длины плиты, это обеспечивает повышенную стойкость и отсутствие образования трещин из условия надежной анкеровки предварительно напряженной рабочей арматуры в целом частей тела плиты, как в конструктивном исполнении, так и в увязке с технологией укладки бетона. Плиты формируются с помощью комбайна на термостенде.

Применение в средней части тела плиты из ребристой высокопрочной проволоки 10 и 11, размещенной в сталефибробетона, обеспечивает повышение прочности и жесткости на излом, а повышение прочности приопорных участков 5, окаймляющих металлических пластин 6 и 7, размещенных в фибробетоне, увеличивает их прочность, жесткость и трещиностойкость, к тому же повышают надежность фиксации рабочей арматуры в наиболее возникающих местах при больших нагрузках плиты перекрытия. Физико-механические параметры фибробетона приопорных участков плит (с активизацией и без активизации воды), соответствуют ГОСТу.

Конструктивно известная и предлагаемые плиты отличаются, при соответствии их длины, с таким расчетом, чтобы окаймленные гибкие металлические пластины в виде лент и ребристая высокопрочная проволока были размещены в теле фибробетона, соответственно, длине его минимального линейного размера по отношению к длине плиты. При таком подходе к формированию схемы поперечного сечения предлагаемой плиты нет необходимости проводить расчет ее элементов, поскольку расчеты будут идентичны результатам расчета всех элементов плиты-прототипа. В связи с этим основной задачей конструктора является рациональный выбор гибкой металлической пластины и ребристой высокопрочной арматуры. После твердения производят распиловку по торцам тела плит. Длина опорных участков и средняя часть тела плит, выполненная из фибробетона с предложенными конструктивными элементами, составляет не более 0,2L_пл со смещением друг от друга предлагаемых элементов для достижения требуемого уровня прочности и понижения деформативности металла в зоне возможной трещины приопорных участков и прогиба средней части плиты-перекрытия. Все параметры предложенных элементов определяются экспериментально на испытательном стенде, прочность, жесткость и трещиностойкость которых должна соответствовать нормируемым и расчетным величинам. По показателям прочности такие конструкции равнопрочные конструкциям с цельной предварительно напряженной арматурой в виде сетки по всей длине тел плиты.

Термостенд (не показан) представляет собой бетонное поле длиной 90 м. Изделие полностью соответствует ГОСТ 9561-91 «Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооружений. Технологические условия».

Известная технологическая линия фирмы «Техноспан» ЖБИ, г. Рязань, представляет собой поле с покрытием из листового металла (на чертеже не показано для упрощения), и именно сюда подается бетонная смесь. Вся площадь непрерывного формирования разделена на семь дорожек с заданной шириной с рельсами, по которым перемещается оборудование, необходимое в технологическом процессе. Производство снабжено системой подогрева. При производстве армирование выполняется проволокой высокой прочности. Крепление проволоки обеспечивают анкеры или упоры. Однако производство существующих плит перекрытий также показало, что дефекты, возникающие при изготовлении и доставке их на объект, можно разделить на две группы: дефекты формирования и механические дефекты. Данные виды дефектов являются следствием множества причин, вызванных технологическими параметрами формирования плит. Особо следует отметить механические дефекты, возникающие после резки плит и их транспортировки к месту складирования и возникновения при этом трещин в верхней и нижней зонах плиты, проходящих через арматуру; длина трещин составила 55 см от края плиты и находилась на расстоянии 430…480 мм, что недопустимо для строительства зданий. Производство легко может быть переориентировано на выпуск другого вида продукции, например предлагаемого настоящего изобретения. Особо следует отметить - это силовые динамические воздействия на плиту, начиная от складирования, транспортировки и подъема плиты, что связано и с неравномерностью распределения нагрузки от веса сверху укладывающихся плит на нижние плиты. Состав бетона используется марки М-400.

По сравнению с прототипом монолитность тела всей плиты достигается при ее оптимальном весе более простыми средствами с применением доступных материалов, устраняющих трещиностойкость не только по длине приопорных участков, но и в средней части плиты любой длины по желанию заказчика, в том числе и под углом среза, что представляет возможность для свободного проектирования внутреннего пространства зданий, воплощение сложных планировочных решений.

Поскольку в теле плиты заложена продольная рабочая арматура, конструкция с предложенными элементами, размещенными в теле фибробетона для каждых своих участков плиты и своим составом фибробетона, расширяет технологические возможности стендового безопалубочного формирования. Используемый класс бетона для строительных многопустотных предварительно напряженных плит перекрытия вместе с добавкой гибких металлических пластин в виде окольцованных лент, соединенных в конце внахлест друг к другу и соединенных с рабочей арматурой посредством сварки, а также ребристой высокопрочной проволоки по форме синусоиды в средней части плиты перекрытия и размещенных в теле фибробетона, обеспечивают в совокупности несущую способность конструкции, которую возможно будет надежно распиливать на заданную длину и под углом плит с несущей способностью 300-1600 кг/м³ и для более длинных пролетов плит БОФ, а это уменьшает число опор, создавая помещения свободной планировки. Учитывая, что на одну плиту длиной до 12 м идет большой расход бетона, то общий объем бетона может достигать экономии бетона в предлагаемой плите до 40%. Меньший вес плит БОФ позволяет экономить на строительных и фундаментных элементах, сокращает затраты по доставке продукции на стройплощадку.

Таким образом, технический результат заявленного изобретения достигается за счет рационального выбора форм доступных металлических элементов и заполнителя фибробетона с закрепленной рабочей арматурой на разных участках в теле плиты.