Результат интеллектуальной деятельности: Способ возведения большепролётных монолитных железобетонных перекрытий

Изобретение относится к области строительства, а именно к технологическим процессам возведения перекрытий социально бытовых и производственных зданий и сооружений, и может быть использовано при сооружении большепролетных монолитных железобетонных перекрытий.

Известно монолитное перекрытие по авторскому свидетельству Российской Федерации №881236, кл. Е04В 5/36, 1981 г., которое состоит из бетонной плиты, армокаркасов, повторяющих профиль металлических листов. Металлические листы имеют выштамповки на наклонных стенках гофр металлических листов.

Монолитное перекрытие выполняют следующим образом.

Гофрированный металлический лист необходимых размеров укладывают вместо опалубки на металлические балки, на все гофры, кроме крайних, заводят с одной из сторон армокаркасы, которые на опорных балках приваривают через гофрированный лист. Затем укладывают боковые гофрированные листы асимметричной стороной внахлест на предыдущий, после этого на стыковой гофр заводят армокаркас, который плотно прижимает два листа. В местах опор на металлические балки приваривают стержневые элементы для работы в верхней растянутой зоне бетона, характерные для всех монолитных перекрытий. После этого укладывают бетон. Такое решение позволяет снизить трудоемкость возведения монолитного перекрытия в 3 раза и повысить несущую способность перекрытия по сравнению с возведением перекрытия на подвесной опалубке.

Недостатками описанного технического процесса являются: возведенные таким образом перекрытия занимают большое пространство, которое можно использовать более рационально, материалоемко, имеют повышенные трудозатраты, а все перечисленные недостатки влияют на увеличение стоимости строительства.

Известно облегченное монолитное перекрытие по патенту Российской Федерации №145332, кл. Е04В 5/10, 2014 г., принятое заявителем за прототип. Оно состоит из двутавровых балок с элементами пароизоляции, утеплителя, гипрока. Дополнительно образованы несколько вырезов на верхних полках двутавровых балок, через которые укладывают профильный лист в пространство между балками, причем крепление профильного листа осуществляют уголком к стене, полосой к балке и пластиной к нижней полке балки.

Облегченное монолитное перекрытие выполняют следующим образом. При строительстве, капитальном ремонте, реконструкции здания, в теле двутавровых балок выполняют технологические вырезы на ее верхней полке. Затем профильный лист шириной размером шага балок заводят в технологические вырезы балок и укладывают по всей длине балки до стены. Крепление края профильного листа к стене осуществляют с помощью уголка, который создает герметичность конструкции. Элементами крепления профильного листа к балке являются пластина и полоса, причем полоса обеспечивает жесткость конструкции при восприятии нагрузок на профильный лист. Элементы пароизоляции, утеплителя и другие материалы могут устанавливать либо выше, либо ниже профильного листа и закрепляют на нем. Под нижней полке балки закрепляется обшивочный материал, например гипрок. После установки технологические вырезы заваривают, обеспечивая первоначальные технические показатели балки. При строительстве возможна и другая технология установки профильного листа.

Таким образом, использование в сочетании данных материалов по предложенной технологии дает улучшение в плане надежности, трудоемкости и стоимости на 15-25%, вместе с этим также снижается материалоемкость и сокращается время сооружения межэтажных перекрытий за счет легкого и быстрого монтажа. Экономия средств возможна за счет уменьшения толщины и веса перекрытия, не в ущерб несущей способности и жесткости при оптимальном использовании материалов при строительстве и конструкции зданий.

Однако такое конструктивное исполнение создает большие неудобства при монтаже перекрытия за счет необходимого выполнения вырезов на верхних полках двутавровых балок, через которые укладывают профильный лист в пространство между балками, а крепление профильного листа полосой к балке и пластиной к нижней полке балки не обеспечивает надежного крепления профильного листа к балкам. А отсюда, не обеспечивает и несущую способность его, как несъемной опалубки, особенно при выполнении большепролетных перекрытий.

Технической задачей заявленного изобретения является создание большепролетного перекрытия, не требующего больших трудовых затрат, удобного при монтаже и, одновременно, имеющего повышенную несущую способность, в том числе и за счет полного опирания несъемной опалубки на нижние полки двутавровых балок, что очень важно при возведении большепролетных перекрытий.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении стенку каждой двутавровой балки выполняют гофрированной, а ее полки выполняют разноразмерными, причем верхнюю полку каждой балки выполняют шириной меньше ширины нижней полки, несъемную опалубку выполняют в виде набора отдельных опалубочных элементов, каждый из которых выполняют в сечении в виде незамкнутой трапеции с верхним и нижним основаниями с высотой «Н», равной 0,8-0,9 «Н₁» высоты двутавровой балки, но не менее 1/30 пролета перекрытия, и укладывают на нижние полки балок поочередно, соединяя их между собой, причем выполняют их из двух отрезков, которые соединяют внахлест при укладке на нижние полки балок и скрепляют эти отрезки между собой, а концы каждого опалубочного элемента несъемной опалубки, лежащие на нижних полках балок, закрепляют к нижним полкам палок.

Кроме того, нижнее основание незамкнутой трапеции выполняют с отбортовками, а набор полотна несъемной опалубки осуществляют посредством укладки и стыковки между собой отдельных опалубочных элементов посредством отбортовок, для чего последующий опалубочный элемент отбортовкой укладывают в отбортовку предыдущего опалубочного элемента и скрепляют между собой по всей длине отбортовки крепежными элементами, причем шаг отбортовок опалубочного элемента задают от двух до трех высот опалубочного элемента l=2Н-3Н.

Кроме того, каждый опалубочный элемент полотна несъемной опалубки выполняют в виде большого и малого отрезков, причем в собранном полотне несъемной опалубки малый отрезок размещают поочередно то справа, то слева, соответственно, у правой балки или у левой балки.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в том, что не только создано перекрытие, которое позволяет закрывать большие пролеты, но и технологический процесс, позволяющий возвести такое перекрытие, обеспечивая ему повышенную несущую способность без каких-либо неудобств при укладке опалубочных элементов на нижние полки балок, осуществляя набор полотен несъемной опалубки, не создавая при этом никаких дополнительных затрат.

На фиг. 1 изображен фрагмент большепролетного перекрытия с двумя двутавровыми балками и набором опалубочных элементов, вид сверху;

на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, стена не показана;

на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1, большепролетное перекрытие;

на фиг. 4 - опалубочный элемент несъемной опалубки большепролетного перекрытия.

Большепролетное монолитное железобетонное перекрытие состоит из двутавровых балок 1, которые установлены на стенах 2 с заданным шагом, определенным величиной пролета, в нашем случае большой пролет, равный не менее 6-и метров. Между балками 1 уложена несъемная опалубка, в которой размещены арматурные каркасы 3 и уложена арматурная сетка 4. Залитая бетоном 5 описанная конструкция и образует перекрытие.

Стенка 6 каждой двутавровой балки 1 выполнена гофрированной, а ее полки выполнены разноразмерными. Верхняя полка 7 каждой балки 1 выполнена шириной меньше ширины нижней полки 8. Это сделано для удобства монтажа несъемной опалубки и плотной укладки ее на плоскости нижних полок 8 балок 1.

Несъемная опалубка выполнена наборной из отдельных опалубочных элементов 9. Каждый опалубочный элемент 9 в сечении выполнен в виде незамкнутой трапеции с верхним 10 и нижним 11 основаниями с высотой «Н», равной 0,8-0,9 «Н₁» высоты двутавровой балки, но не менее 1/30 пролета перекрытия. Причем каждый опалубочный элемент 9 выполнен из двух отрезков: большого 12 и малого 13, которые соединены внахлест в соединении 14, а нижнее основание 11 незамкнутой трапеции выполнено с отбортовками 15. Выполнение опалубочного элемента 9 из двух отрезков 12 и 13 в совокупности с выполнением полок 7 и 8 двутавровой балки 1 разноразмерными значительно упрощает и ускоряет процесс набора несъемной опалубки.

На плоскости верхнего основания 10 и отбортовках 15 опалубочного элемента 9 выполнены продольные канавки жесткости 16 для придания дополнительной жесткости опалубочному элементу 9 и упрощения фиксации и стыковки опалубочных элементов при наборе полотна опалубочной системы.

Верхнее основание 10 выполнено плоским. По оси симметрии плоскости верхнего основания 10 выполнена дополнительная продольная канавка жесткости 17. Дополнительная продольная канавка жесткости 17 выполнена в противоположном направлении от выполненных продольных канавок жесткости 16.

На боковых поверхностях опалубочного элемента 9 выполнены поперечные ребра жесткости 18. Причем выполнены они выпуклыми или вогнутыми в виде зигов, которые придают большую жесткость опалубочному элементу 9. Поперечные ребра жесткости 18 выполнены с шагом не более 1/3 высоты опалубочного элемента 9.

Возводят большепролетное монолитное железобетонное перекрытие следующим образом.

На стены 2 с заданным шагом устанавливают двутавровые балки 1. Затем в пространство между балками 1 на нижние полки 8 укладывают несъемную опалубку по всей длине каждой балки 1 до стены 2 и закрепляют ее к стене 2 и нижней полке 8 каждой балки 1.

При этом стенку 6 каждой двутавровой балки 1 выполняют гофрированной, а ее полки: верхнюю 7 и нижнюю 8 выполняют разноразмерными. Причем верхнюю полку 7 каждой балки 1 выполняют шириной меньше ширины нижней полки 8.

Несъемную опалубку выполняют в виде набора отдельных опалубочных элементов 9, каждый из которых выполняют в сечении в виде незамкнутой трапеции с верхним 10 и нижним 11 основаниями и укладывают их на нижние полки 8 балок 1 поочередно, соединяя их между собой. Причем выполняют опалубочные элементы из двух отрезков большого 12 и малого 13, которые соединяют внахлест при укладке на нижние полки 8 балок 1 и скрепляют эти отрезки между собой, а концы каждого опалубочного элемента 9 несъемной опалубки, лежащие на нижних полках 8 балок 1, закрепляют к нижним полкам 8 балок 1 посредством анкерных стад-болтов 19.

Нижнее основание 11 каждого опалубочного элемента выполняют с отбортовками 15, а набор полотна несъемной опалубки осуществляют укладкой и стыковкой между собой отдельных опалубочных элементов 9 посредством отбортовок 15. Для этого последующий опалубочный элемент отбортовкой 15 укладывают в отбортовку 15 предыдущего опалубочного элемента 9 и скрепляют между собой по всей длине отбортовки 15 крепежными элементами 20, которые размещают с определенным шагом, причем шаг отбортовок опалубочного элемента выбирают от двух до трех высот опалубочного элемента l=2Н-3Н, подчеркивая, тем самым, универсальность и взаимозаменяемость, как геометрическую опалубочного элемента 9, потому что осуществляют идеальное соединение сопрягаемых опалубочных элементов 9 с базированием по продольным канавкам 16 жесткости, так и функциональную, потому что функция опалубочного элемента 9 остается прежней - создать опалубочное полотно для возведения перекрытия, а именно объем для заполнения бетоном. Это подтверждает и модульность, и универсальность используемого опалубочного элемента 9.

В собранном полотне несъемной опалубки малый отрезок 13 размещают поочередно то справа, то слева, соответственно, у правой балки 1, или у левой балки 1. Такое размещение и упрощает, и ускоряет процесс монтажа, а также повышает несущую способность всего полотна несъемной опалубки.

При такой конструкции опалубочного элемента его торцевые части плотно устанавливают к гофрированной стенке 6 каждой балки 1, используя всю ширину нижней полки 8 каждой балки 1, а крепление концов опалубочных элементов 9 к нижним полкам 8 балок 1 анкерными стад-болтами 19 увеличивает сцепление бетона 5 с несъемной опалубкой и балкой 1. А также крепежные элементы 20, соединяющие отбортовки 15, не только скрепляют между собой опалубочные элементы 9, но и увеличивают сцепление бетона 5 с опалубочными элементами 9, включаясь в совместную работу несъемной опалубки и бетона 5.

После размещения на балках 1 и закреплении отдельных опалубочных элементов 9 на нижних полках 8 балок 1 получают полотно несъемной опалубки, в которую затем устанавливают арматурные каркасы 3, а сверху них на верхние полки 7 балок 1 укладывают арматурную сетку 4. Полученную собранную конструкцию заливают бетоном 5 и, после достижения им разопалубочной прочности, получают готовое перекрытие. При расстоянии между балками 1 более шести метров получают большепролетное перекрытие. Такая конструкция перекрытия и технологический процесс, с помощью которого его возводят, позволяют возводить перекрытия гораздо больших размеров.

Использование предлагаемого технического решения позволило не только создать конструкцию, но и создать способ возведения большепролетных перекрытий, которые обладают повышенной несущей способностью, в том числе за счет полного опирания опалубочных элементов на нижних полках двутавровых балок. Такие перекрытия просты и удобны при монтаже и не требуют больших материальных затрат. Кроме того, использование двутавровых балок с гофрированной стенкой из-за малого прогиба под собственным весом позволяет перекрывать без дополнительных опор пролеты до 45 метров. Профилированные элементы стенок балок более устойчивы к длительной статической нагрузке. Кроме выгод, извлекаемых из технологии производства, синусоидальное ребро-стенка имеет преимущество перед прямым ребром-стенкой из-за устранения местной деформации, свойственной плоским пластинам, применяемым в качестве ребра-стенки двутавровой балки.

Используемый в перекрытии опалубочный элемент обладает высокими показателями качества, характеризующими способность задавать изделиям заданные им функции, относящиеся к эксплуатационным показателям.

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

Кроме того, использование опалубочного элемента предложенной конструкции значительно повышает экономичность строящегося здания, что обеспечивается применением методов расчета и технологией изготовления.

Такое стало возможным, потому что на стадии конструирования опалубочного элемента было обеспечено:

- взаимозаменяемость поверхностей не только по геометрическим параметрам и механическим свойствам материала, но и по функциональным.

Предлагаемый способ позволяет возводить перекрытия без использования дополнительных балок или ригелей, при этом значительно снижая общую высоту сооружения.