Результат интеллектуальной деятельности: Многопустотная панель перекрытия

Изобретение относится к области строительства и может найти применение при изготовлении многопустотных панелей перекрытий.

Известна многопустотная плита перекрытия, имеющая в своем теле сквозные каналы, поперечное сечение которых уменьшается от края плиты к ее середине [SU, А.с. №773219, Е04В 5/02, 1980].

Недостатком данной плиты является сложность ее изготовления, повышенная материалоемкость за счет нерационального распределения пустот и расхода арматуры, а также значительный собственный вес.

Наиболее близким техническим решением является строительная панель пустотного настила, содержащая арматурный каркас (сетки), пластиковые пустотные шаровые элементы, напряженную арматуру и бетон омоноличивания согласно технологии BubbleDeck [pobetony.ru>bloki-i-perekrytiya/babldek/].

Недостатком данной панели является ограниченность применения за счет необходимости согласования диаметра отверстия (квадрата отверстия) сетки или каркаса с диаметром шарового заполнителя, повышенная трудоемкость распределения шарового заполнителя и металлоемкость каркаса, повышенная материалоемкость за счет нерационального распределения пустот и расхода арматуры за счет укладки второй сетки для фиксации шаров, а также сложность регулирования распределения шарового заполнителя согласно изгибающему моменту от приложенной нагрузки, что снижает прочность, а, в целом, эффективность использования панели.

При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке более эффективной конструкции многопустотной панели перекрытия.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении прочности, упрощении конструкции, снижении материалоемкости и трудоемкости за счет отказа от необходимости согласования диаметра отверстия (квадрата отверстия) сетки или каркаса с диаметром шарового заполнителя, возможности использования сетки (каркаса) с любым отверстием и меньшим весом и создания конструкции повышенной прочности за счет более рационального распределения пустот и армирования.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в многопустотной панели перекрытия, содержащей арматурный каркас (сетки), напряженную арматуру, пластиковые пустотные шаровые элементы BubbleDeck и бетон омоноличивания, пластиковые пустотные шаровые элементы заключены в сетчатые полимерные пакеты, скрепленные с напряженной арматурой или сеткой, причем пластиковые пустотные шаровые элементы зафиксированы в сетчатом полимерном пакете путем упругого обжатия сетчатого промежутка между ними, за счет того, что диаметр сетчатых полимерных пакетов меньше диаметра пластиковых пустотных шаровых элементов, при этом пластиковые пустотные шаровые элементы, находящиеся в сетчатых полимерных пакетах, могут быть объединены в секции и заключены в сетки.

Исполнение пустотных элементов в виде сетчатого полимерного пакета, заполненного пластиковыми пустотными шаровыми элементами, которые могут быть уложены в несколько ниток по длине панели и скреплены с напряженной арматурой или сеткой позволяет, используя сетчатый полимерный пакет дополнительно объемно армировать матрицу бетона и укладывать пакеты, не согласуя с размером отверстий арматурной сетки или каркаса. Кроме этого использование сетчатых полимерных пакетов меньшего диаметра, чем диаметры пластиковых пустотных шаровых элементов позволяет удерживать шары в заданном положении, что, в целом, повышает прочность панели. Поэтому можно использовать основную армирующую сетку (каркас), как с меньшим диаметром арматурных стержней (проволоки), так и с различным размером (просветом) отверстий, не согласуя с диаметром шаров, что упрощает конструкцию панели и технологию ее изготовления. При этом использование сетки из полимера, по сравнению с металлической, позволяет снизить вес изделия. Кроме этого применение пакетов позволяет укладывать их в различных направлениях и проще задавать необходимое из них количество ниток, с возможностью регулируя расстояние между ними с учетом распределяемой нагрузки, что повышает несущую способность панели, а, в целом, повышает эффективность использования и работы многопустотной панели.

Исполнение пакетов из отдельных сетчатых секций, например, шаровой или цилиндрической формы, выполненных из полимерной сетки и заполненных шарами, позволяет в случае отсутствия шаров необходимого размера использовать пластиковые пустотные элементы любой формы (кубы, цилиндры, и др.) и различного размера, не привязываясь к размеру отверстия распределительной несущей сетки, что упрощает конструкцию и технологию изготовления панели, при этом дополнительно выполнять объемное армирование матрицы бетона сеткой секции, повышая еще больше прочность панели, что, в целом, повышает эффективность использования предлагаемого технического решения.

Многопустотная панель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена конструктивная схема многопустотной панели перекрытия с непрерывным расположением сетчатых полимерных пакетов из пластиковых пустотных шаровых элементов; на фиг. 2 - конструктивная схема сетчатых полимерных пакетов с пластиковыми пустотными шаровыми элементами; на фиг. 3 - конструктивная схема сетчатого полимерного пакета с сетчатыми секциями из пластиковых пустотных шаровых элементов; на фиг. 4 -конструктивная схема многопустотной панели перекрытия с дискретным расположением сетчатых полимерных пакетов с пластиковыми пустотными шаровыми элементами; на фиг. 5 - конструктивная схема многопустотной панели перекрытия с дискретным расположением сетчатых полимерных пакетов с пластиковыми пустотными шаровыми элементами, согласно действию изгибающего момента от приложенной нагрузки.

На фиг. 1 - фиг. 5 обозначено: 1 - сетка (каркас); 2 - сетчатые полимерные пакеты; 3 - бетонная матрица; 4 - пакетная сетка; 5 -пластиковые пустотные шаровые элементы; 6 - хомуты; 7 - секции; 8 -полимерная сетка; 9 - пластиковый пустотный элемент любой формы.

Многопустотная панель перекрытия состоит из сетки или каркаса 1, с закрепленными на них сетчатыми полимерными пакетами 2 длиной l, уложенных в бетонной матрице 3 и выполненных из пакетной сетки 4 с включением в них пластиковых пустотных шаровых элементов 5 диаметром d с шагом t_ш по длине панели в несколько ниток (фиг. 1).

Для фиксации заданного шага t_ш пластиковых пустотных шаровых элементов 5 в пакете 2 используют фактор упругого обжатия за счет того, что диаметр сетчатых полимерных пакетов меньше диаметра пластиковых пустотных шаровых элементов (фиг. 1, фиг 4). При этом можно использовать известные элементы крепления - хомуты 6 (вязальная проволока, промышленный скотч) (фиг. 2).

Кроме этого сетчатые полимерные пакеты 2 могут включать секции 7, состоящие из полимерной сетки 8, заполненной пластиковыми пустотными элементами любой формы 9 (кубы, цилиндры и др.) (фиг. 3).

При этом многопустотная панель перекрытия может быть выполнена с дискретным расположением сетчатых полимерных пакетов с пластиковыми пустотными шаровыми элементами 2 с заданным шагом t_n (фиг. 4) и с учетом действия изгибающего момента М (фиг. 5). Размеры пакетов и шаг секций задаются из условий работы панели и величины воспринимаемой нагрузки.

Многопустотная панель перекрытия изготавливается и работает следующим образом.

Сначала в форме укладывают сетку или каркас 1, на котором распределяют и закрепляют по длине и заданном количестве ниток, сетчатые полимерные пакеты 2 с пластиковыми пустотными шаровыми элементами 5, используя фактор упругого обжатия, за счет того, что диаметр сетчатых полимерных пакетов меньше диаметра пластиковых пустотных шаровых элементов или, например, используя хомуты (чтобы оставались в проектном положении в процессе, например, укладки или виброуплотнения смеси). Количество ниток задают из условия достижения необходимой пустотности панели.

Для более надежной работы многопустотной панели перекрытия, пакеты укладывают согласно распределению изгибающих моментов М от действия нагрузки (фиг. 3).

Эффективность использования многопустотной панели перекрытия может быть существенно повышена в случае отсутствия шаров необходимого размера, для чего предварительно собирают сетчатые полимерные пакеты из отдельных сетчатых секций 7, например, шаровой или цилиндрической формы, выполненных из полимерной сетки 8 и заполненных пластиковыми пустотными элементами любой формы 9 (кубы, мелкие шары, цилиндры и др.) и различного размера (фиг. 3), после чего собранные пакеты из секций укладывают и закрепляют в форме согласно описанной выше методике.

После укладки в форме арматурных элементов 1 и сетчатых полимерных пакетов 2 с пластиковыми пустотными шаровыми элементами 5 загружают бетонную смесь, формуют и выполняют тепловую обработку до достижения изделием распалубочной прочности. Готовая панель монтируется на стройплощадке согласно техническим нормам.

При приложении нагрузки на панель она работает по общей принятой схеме - как балка на двух опорах. Однако, в отличие от обычной многопустотной панели перекрытия, где имеются сквозные каналы - на всю длину плиты, ослабляя в этих местах сечение от действия растягивающих напряжений, в предлагаемой панели за счет использования сетчатых полимерных пакетов с пластиковыми пустотными шаровыми элементами отсутствуют сквозные каналы, (а располагая их в панели дискретно согласно действующему моменту, снижается величина действующих растягивающих напряжений). При этом часть нагрузки воспринимается дополнительными армирующими элементами - сетками пакетов, за счет чего, в целом, существенно повышается несущая способность панели.

Эффективность работы многопустотной панели во многом зависит от рационального размещения его основных элементов, оптимального количества этих элементов с учетом характера действия нагрузки.

На общей конструктивной схеме многопустотной панели (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) видно, что основные конструктивные элементы многопустотной панели связаны между собой с учетом действия нагрузки и технологичности ее изготовления за счет возможности использования секций из пластиковых пустотных элементов любой формы (шары, кубы, цилиндры и др.) и различного размера в виде сетчатых полимерных пакетов. Поэтому предлагаемая многопустотная панель может работать более эффективно, чем известная многопустотная панель со сквозными каналами или панель пустотного настила, так как вся конструкция обеспечивает возможность регулирования степени распределения пустотных элементов независимо от их формы и размера. При этом повышается технологичность выполнения основных операций по изготовлению многопустотной панели, сокращаются потери времени при выполнении отдельных операций за счет применения универсальных сетчатых полимерных пакетов из пластиковых пустотных элементов.

Особенно эффективно использовать предлагаемое техническое решение при устройстве нестандартных перекрытий большой площади зданий и сооружений.

Многопустотная панель перекрытия была изготовлена в виде модели в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показала возможность ее производства как в заводских условиях, так и в реальных условиях строительства.