ЭЛЕМЕНТ МОНОЛИТНОГО БЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при устройстве сборно-монолитных, преимущественно часторебристых перекрытий.
Несъемная опалубка часторебристых сборно-монолитных бетонных перекрытий чаще всего включает в себя два основных элемента: балки, в состав которых входит арматурный каркас, и блоки, которые заполняют пространство между балками. Балки и блоки являются несущими элементами опалубки и воспринимают при бетонировании давление жидкой бетонной смеси.
Под балками в обязательном порядке монтируется временная опорная система, состоящая из ригелей и опорных стоек, смонтированных с определенным шагом, для восприятия нагрузки от свежеуложенного бетона. Блоки обладают достаточной прочностью, но они опираются на балки, которые никоим образом без опоры не выдержат всю тяжесть бетонной смеси.
Известно, что бетон обладает высокими прочностными характеристиками при сжатии и крайне низкими - при растяжении. Именно поэтому стальная арматура, расположенная внизу бетонного сечения балки, освобождает бетон от действия растягивающих напряжений, возникающих при поперечном изгибе в нижнем поясе балки, воспринимая их на себя. При этом в верхнем поясе балки действуют сжимающие напряжения, с которыми бетон легко справляется.
Балка перекрытия представляет собой монолитное (бетонное, металлическое, композитное и др.) или полое (металлическое, бетонное, керамическое и др.) основание с установленным в нем арматурным каркасом, состоящим, как правило, из продольной и поперечной, в том числе, диагональной арматуры. Изготовление балок с монолитным основанием ведется, чаще всего, в заводских условиях. Изготовление балок с полым основанием может осуществляться, как в заводских условиях, так и непосредственно на строительной площадке.
В качестве полого металлического основания балок может быть использован С-образный тонкостенный профиль, как представлено в патенте №131029 (опубл. 20.12.2012 г.) на полезную модель «Элемент монолитного бетонного перекрытия». В профиль устанавливается арматурный каркас, а поперек основания устанавливаются как минимум два плоских элемента, которые скрепляются с основанием. Эти элементы снабжены прорезями, в которых фиксируется проходящая через них арматура.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое решение, описанное в патенте РФ №133169 на полезную модель «ЭЛЕМЕНТ МОНОЛИТНОГО БЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ» (опубл. 10.10.2013 г.). Элемент монолитного бетонного перекрытия содержит основание в виде П-образного тонкостенного профиля, имеющего полки, выполненные на стенках профиля с внешней стороны с возможностью установки на них элементов опалубки.
Указанные конструкции основания обеспечивают монтаж блоков несъемной опалубки с опорой на полки. Собранная таким образом опалубка заполняется бетоном непосредственно на строительной площадке. Основание представляет собой тонкостенный гнутый профиль. Гладкая внутренняя поверхность профиля контактирующая с бетоном, не способствует повышению прочности сцепления профиля и бетона, что приводит к отрыву профиля от бетона и, как следствие, смещению его по границе взаимного контакта. Такое смещение соответствует прекращению их совместной работы и соответственно передаче на бетон растягивающих напряжений.
Задачей, на решение которой направлена разработка заявляемой полезной модели, является создание элемента монолитного бетонного перекрытия, отличающегося простой конструкцией, но обладающего повышенными прочностными характеристиками без существенных затрат на их воплощение.
Указанная задача решена путем внесения в известное устройство перекрытия конструктивных изменений, не требующих больших материальных затрат и основывающихся на эксплуатации заложенных в конструкцию и ранее не используемых ресурсов.
Технический результат заключается в повышении несущей способности балки часторебристого сборно-монолитного перекрытия в сравнении с аналогами (при одинаковой степени армирования сечения), повышении прочности сцепления бетона с поверхностью металлического основания, что приводит к возможности снижения расхода гибкой арматуры, назначенной к применению на основании прочностного расчета.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что элемент монолитного бетонного перекрытия, содержит основание с возможностью установки в нем арматурного каркаса, где основание представляет собой тонкостенный профиль, при этом в области каждого из торцов профиля выполнено, по меньшей мере, по два анкерных устройства.
Основание может быть выполнено в виде П-образного или С-образного тонкостенного профиля. В частном варианте выполнение профиль может содержать полки, выполненные на внешних стенках профиля.
Анкерные устройства представляют собой стержни сечением любой формы в диаметре от 5 мм до 40 мм. Преимущественно от 5 до 20 мм. Наиболее преимущественно от 5 до 15 мм. Количество анкерных опор составляет не менее 2-х с каждой из сторон. Преимущественным является выполнение от 4 до 12 анкерных устройств с каждой из сторон. Наиболее преимущественно от 2 до 6 анкерных устройств. Анкерные устройства в частном варианте исполнения могут представлять собой стержни арматуры или винты-саморезы. Крепление анкерных устройств может осуществляться как вертикально в днище профиля, так и горизонтально в его стенках.
Анкерные устройства располагаются вблизи торцов основания, т.е. в приопорной зоне будущей балки, т.к. в этой области при изгибе происходит развитие максимальных касательных напряжений на границе контакта бетона с профилем. Крайние анкерные устройства размещаются на расстоянии 50-100 мм от каждого из торцов.
Указанное конструктивное мероприятие позволяет тонкостенному профилю включиться в работу при поперечном изгибе балки в качестве внешней арматуры. Профиль, скрепленный с бетоном балки, воспринимает растягивающие напряжения точно так же, как и гибкая арматура, входящая в состав железобетонной балки.
Такое конструктивное решение является анкеровкой профиля в бетоне, обеспечивающей условия по восприятию профилем растягивающих нагрузок, действующих в нижней зоне бетонного сечения. При поперечном изгибе балки по достижении определенного уровня напряжений нарушается сцепление тонкостенного профиля с бетоном, вызванное развитием максимальных касательных напряжений в опорной зоне. Именно там происходит отрыв профиля от бетона, как следствие, смещение его по границе взаимного контакта. Анкеровка препятствует взаимному смещению тонкостенного профиля и бетона на границе их сопряжения.
Заявленная конструкция позволяет получить сборно-монолитное перекрытие, обладающее повышенной несущей способностью в сравнении с аналогами.
Сущность заявленного технического решения поясняется следующими чертежами, на которых изображен частный вариант выполнения полезной модели, не ограничивающий заявленные притязания:
Фиг. 1 - изометрическое изображение элемента монолитного бетонного перекрытия в сборе с арматурным каркасом;
Фиг. 2 - изображение фрагмента основания с анкерами (с арматурным каркасом),
Фиг.3 - изображение фрагмента основания с анкерами (без арматурного каркаса),
Фиг. 4 - изометрическое изображение элемента монолитного бетонного перекрытия без арматурного каркаса;
На рисунках представлен элемент монолитного бетонного перекрытия, включающий в себя основание 1, выполненное из тонкостенного профиля П-образного сечения, содержащее анкерные устройства 2 по 4 с каждой из сторон. Внутри основания размещен установленный в фиксаторах защитного слоя бетона 3 треугольный арматурный каркас 4, закрепленный фиксирующими элементами 5. Поперечные фиксирующие элементы 5 крепятся любым доступным способом к арматурному каркасу 4 и основанию 1.
Анкерные устройства, представляющие собой винты-саморезы либо болты с гайками, монтируют в установленных местах тонкостенного профиля в необходимых количествах. Возможно использование арматурных стержней, закрепленных в профиле любым доступным способом.
Сборка балки осуществляется как в заводских условиях, так и на строительной площадке.
Основание 1 фиксируется на сборочном столе. Анкера 2 крепятся вблизи торцов основания. Треугольный арматурный каркас 4 с надетыми на стержни рабочей арматуры фиксаторами защитного слоя бетона 3 устанавливается внутрь профиля. Фиксаторы 3 ограничивают возможность перемещений каркаса вертикально вниз и в поперечном направлении. Также каркас 4 фиксируется металлическими элементами 5, которые привариваются к стенкам основания и к самому каркасу. В собранном виде балка сборно-монолитного перекрытия обладает достаточной жесткостью необходимой для осуществления транспортно-погрузочных операций и монтажа на объекте, т.к. треугольный каркас представляет собой пространственную ферму.
Тонкостенный профиль конструктивно формирует нижнюю границу балки, т.е. он, как нельзя лучше, геометрически располагается в сечении для восприятия растягивающих напряжений. При этом тонкостенный профиль, надежно скрепленный с бетоном балки, будет испытывать растягивающие напряжения и выполнять функцию внешней арматуры вплоть до нарушения его сплошности, т.е. до разрыва. Включение в работу тонкостенного профиля (ранее исполнявшего только функцию опалубки, как в случае с приведенными аналогами) позволит в ряде случаев отказаться от арматурного каркаса, если несущая способность перекрытия будет обеспечена только внешним армированием балок.