СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ МОНОЛИТНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА С ТОЧНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ АНКЕРНЫХ АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ С ЛЮБЫМ РЕЛЬЕФОМ ПОВЕРХНОСТИ
METHOD FOR CONSTRUCTION OF MONOLITHIC REINFORCED CONCRETE FOUNDATION WITH EXACT LOCATION OF ANCHOR REINFORCEMENT BARS OF PERIODIC PROFILE WITH ANY SURFACE RELIEF

Предлагаемое изобретение относится к возведению монолитных и сборно-монолитных железобетонных каркасов зданий и сооружений, армированию их арматурными стержнями периодического профиля с любым рельефом поверхности.
В железобетонных конструкциях известен способ сопряжения колонн с фундаментами так называемым «стаканным» способом [2, с. 445, рис. 163]. Этот способ заключается в том, что в теле фундамента при его возведении оставляется гнездо квадратное или прямоугольное в плане, клиновидно сужающееся к низу. Размеры гнезда превышают внешние габариты сечения колонны на 150…250 мм.
Колонна опускается в этот «стакан» строительным краном до опирания в дно гнезда и временно расклинивается в нем с помощью деревянных клиньев с четырех сторон.
Точность монтажа низкая. При монтаже колонн возникают отклонения от проектного положения как по горизонтали, так и по вертикали, что неблагоприятно сказывается на точности возведения конструкций (ригелей, колонн) и, как следствие, всего каркаса. После раскрепления база колонны обетонируется вместе с клиньями, что исключает дальнейшую рихтовку колонн как по высоте, так и в плане.
При расчете узел сопряжения колонны с фундаментом «стаканным» способом считают жестким, однако достаточную жесткость такая конструкция не обеспечивает.
При возведении фундаментов в зимнее время опасно попадание воды в «стакан», которая при замерзании расширяется и разрывает фундамент.
Техническая задача изобретения - разработка технологичного способа сооружения монолитного железобетонного фундамента с точным расположением анкерных арматурных стержней периодического профиля с любым рельефом поверхности, обеспечивающего жесткое равнопрочное соединение колонн с фундаментами при помощи продольно-разъемных муфт.
Техническая задача по способу сооружения монолитного железобетонного фундамента с точным расположением анкерных арматурных стержней периодического профиля с любым рельефом поверхности, обеспечивающего жесткое равнопрочное соединение колонн с фундаментами при помощи продольно-разъемных муфт, решена в следующей технологической последовательности.
Выполняют геодезическую разбивку осей здания или сооружения. На пересечении осей откапывают котлованы проектной глубины для фундаментов под колонны. Выполняют уплотнение грунтового основания вибротрамбовками, чем минимизируют его прогнозируемые неравномерные осадки. Выполняют уплотненную песчаную или щебеночную подготовку под фундамент толщиной 300…400 мм. Армируют конструкцию фундамента и бетонируют нижнюю часть фундамента до отметки расположения низа анкерных арматурных стержней.
После схватывания нижней части фундамента строительным краном монтируют шаблон-вибратор, представляющий следующую конструкцию: анкерные арматурные стержни (4…8 шт.) с внешними гребнями и впадинами, образующими винтовую спираль правую или левую (рельеф внешней поверхности может быть любой), на анкерные арматурные стержни надеты фланцы с отверстиями, продольно-разъемные муфты с внутренними гребнями и впадинами, которые копируют гребни и впадины анкерных арматурных стержней, соединительные шпильки с гайками и шайбами стягивают половинки продольно-разъемных муфт друг с другом и жестко соединяют их в единое целое с анкерными арматурными стержнями, плита соединяется с фланцами при помощи вертикальных шпилек с гайками, на плите сверху закреплены мушки для точной установки шаблона-вибратора и неподвижно закреплен вибратор с электро- или пневмоприводом. В сборке вся конструкция образует шаблон-вибратор. На плите имеются монтажные петли для монтажа шаблона-вибратора строительным краном (не показан).
Строительный кран поднимает шаблон-вибратор вместе с закрепленными на нем анкерными арматурными стержнями и транспортирует его к фундаменту, нижняя часть которого забетонирована до отметки низа заложения анкерных стержней. При монтаже используют не менее двух лазерных нивелиров, подающих взаимоперпендикулярные лучи, проходящие над мушками. Лучи пересекаются над центром плиты.
При опускании шаблона-вибратора монтажник поворачивает его вокруг вертикальной оси и добивается совмещения заостренных мушек с лазерными лучами. В момент совпадения шаблон-вибратор опускают до упора в нижнюю часть фундамента, то есть до проектной отметки низа заложения анкерных арматурных стержней. Бетонируют верхнюю часть фундамента, расположенную выше отметки низа анкерных арматурных стержней. Виброплощадкой вибрируют бетон и осаживают его до проектной отметки заложения анкерных стержней. До схватывания бетона верхней части фундамента проектную отметку контролируют нивелиром. Включают вибратор и уплотняют пластичный бетон верхней части фундамента. После схватывания бетона отсоединяют плиту от фланцев и демонтируют шаблон-вибратор, снимая его с анкерных арматурных стержней, установленных точно в проектное положение.
Нивелиром осуществляют контроль правильности установки анкерных арматурных стержней. Гайковертом ослабляют крепежные гайки на шпильках, стягивающих половинки продольно-разъемных муфт, демонтируют фланцы, вновь надевают продольно-разъемные муфты на анкерные арматурные стержни, на половину их высоты, не затягивая гайки на шпильках, образуя при этом выпуски для дальнейшего армирования конструкции железобетонного каркаса. Безвыверочно монтируют колонну, опуская выпуски арматурных стержней колонны в продольно-разъемные муфты до упора в анкерные арматурные стержни. Гайковертом затягивают шпильки продольно-разъемных муфт, тем самым жестко соединяют колонну с фундаментом.
На фиг. 1 показан способ сооружения монолитного железобетонного фундамента с точным расположение анкерных арматурных стержней в момент, когда еще не демонтирован шаблон-вибратор. На фиг. 2 показан способ сооружения монолитного железобетонного фундамента с точным расположение анкерных арматурных стержней в момент, когда демонтирован шаблон-вибратор.
Выполняют геодезическую разбивку осей здания или сооружения. На пересечении осей откапывают котлованы проектной глубины для фундаментов под колонны. Выполняют уплотнение грунтового основания 1 вибротрамбовками, чем минимизируют его прогнозируемые неравномерные осадки. Выполняют уплотненную песчаную или щебеночную подготовку 2 под фундамент толщиной 300…400 мм. Армируют конструкцию фундамента и бетонируют нижнюю часть фундамента 3 до отметки расположения низа анкерных арматурных стержней 4.
После схватывания нижней части фундамента 3 строительным краном монтируют шаблон-вибратор, представляющий следующую конструкцию: анкерные арматурные стержни 4 (4…8 шт.) с внешними гребнями и впадинами, образующими винтовую спираль правую или левую (рельеф внешней поверхности может быть любой), на анкерные арматурные стержни 4 надеты фланцы 6 с отверстиями, продольно-разъемные муфты 7 с внутренними гребнями и впадинами, которые копируют гребни и впадины анкерных арматурных стержней 4, соединительные шпильки 8 с гайками и шайбами стягивают половины продольно-разъемных муфт 7 друг с другом и жестко соединяют их в единое целое с анкерными арматурными стержнями 4, плита 9 соединяется с фланцами 6 при помощи вертикальных шпилек 10 с гайками, на плите 9 сверху закреплены мушки 11 для точной установки шаблона-вибратора и неподвижно закреплен вибратор 12 с электро- или пневмоприводом. В сборке вся конструкция образует шаблон-вибратор. На плите имеются монтажные петли 13 для монтажа шаблона-вибратора строительным краном (не показан).
Строительный кран поднимает шаблон-вибратор вместе с закрепленными на нем анкерными арматурными стержнями 4 и транспортирует его к фундаменту, нижняя часть 3 которого забетонирована до отметки низа заложения анкерных арматурных стержней 4. При монтаже используют не менее двух лазерных нивелиров, подающих взаимоперпендикулярные лучи, проходящие над мушками 11. Лучи пересекаются над центром плиты 9.
При опускании шаблона-вибратора монтажник поворачивает его вокруг вертикальной оси и добивается совмещения заостренных мушек 9 с лазерными лучами. В момент совпадения шаблон-вибратор опускают до упора в нижнюю часть фундамента 2, то есть до проектной отметки низа заложения анкерных арматурных стержней 4. Бетонируют верхнюю часть фундамента 5, расположенную выше отметки низа анкерных арматурных стержней 4. Виброплощадкой вибрируют бетон и осаживают его до проектной отметки заложения анкерных стержней 4. До схватывания бетона верхней части фундамента 5 проектную отметку контролируют нивелиром. В необходимых случаях производят корректировку отметки, добавляя бетон или осаживают его вибратором. Включают вибратор 12 и уплотняют пластичный бетон верхней части фундамента 5. После схватывания бетона отсоединяют плиту 9 от фланцев 6 и демонтируют шаблон-вибратор, снимая его с анкерных арматурных стержней 4, установленных точно в проектное положение.
Нивелиром осуществляют контроль правильности установки анкерных арматурных стержней 4. Гайковертом ослабляют крепежные гайки на шпильках 8, стягивающих половинки продольно-разъемных муфт 7, демонтируют фланцы 6, вновь надевают продольно-разъемные муфты 7 на анкерные арматурные стержни 4, на половину их высоты, не затягивая гайки на шпильках 8, образуя при этом выпуски для дальнейшего армирования конструкции железобетонного каркаса. Безвыверочно монтируют колонну, опуская выпуски арматурных стержней колонны в продольно-разъемные муфты 7 до упора с анкерными арматурными стержнями 4. Гайковертом затягивают шпильки продольно-разъемных муфт 8, тем самым жестко соединяют колонну с фундаментом.
Сопоставление с аналогом показывает следующие технические отличия:
1. Снижается трудоемкость монтажа анкерных арматурных стержней в монолитном фундаменте;
2. Повышается точность монтажа элементов конструкций каркаса;
3. Обеспечивается жесткое сопряжение колонны с фундаментом.
Экономический эффект возник из-за следующего:
1. Автоматизированное изготовление элементов конструкций фундамента, в результате чего снижается трудоемкость и материалоемкость изготовления;
2. Конструкция монолитного фундамента технологичная при изготовлении и устройстве.
Номера позиций
1 - уплотненное грунтовое основание;
2 - уплотненное песчаное или щебеночное основание толщиной 300…400 мм;
3 - нижняя часть фундамента;
4 - анкерные арматурные стержни;
5 - верхняя часть фундамента;
6 - фланцы с отверстиями;
7 - продольно-разъемная муфта с рифами, копирующими рифы анкерных стержней;
8 - соединительные шпильки с гайками для стягивания половинок продольно-разъемной муфты;
9 - плита шаблона-вибратора;
10 - шпильки с гайками для прикрепления анкерных арматурных стержней к плите;
11 - мушки для точной ориентации шаблона-вибратора в соответствии с осями фундамента здания;
12 - электро- или пневмовибратор;
13 - монтажные петли для монтажа шаблона-вибратора строительным краном.
Литература
1. Сахновский К.В. Железобетонные конструкции. Учебник для инженерно-строительных вузов. - Стройиздат, Москва - 1951 - Ленинград, 680 с.
2. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальностей вузов / В.М. Бондаренко, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин; под редакцией В.М. Бондаренко - М.: Высш. шк., 2007, 887 с.; ил.
3. Железобетонные конструкции. Общий курс / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов - Стройиздат, М., 1991, 767 с.
4. Нежданов К.К, Туманов В.А., Нежданов А.К. Анкерное устройство. Патент RU №2228405 C2. E02D 27/50, E04B 1/38. Бюл №.13. Зарег. 10.05.2004. Прототип.
5. Патент RU 2467075 C2. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Артюшин Д.В. Способ проката горячекатаной арматуры периодического профиля. МПК C21D 8/08, В21Н 1/18, Е04С 5/03.
6. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990 - 96 с.
7. Большой энциклопедический словарь. (БЭС). Главный редактор А.М. Прохоров. НАУЧНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО «БОЛЬШАЯ РОССИЙСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ». М. 1998. С. 1456.