СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ КАРКАСА СООРУЖЕНИЙ
METHOD OF ERECTING FRAMEWORK FOR STRUCTURES

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении зданий и сооружений различного назначения.
Известен способ возведения зданий, включающий опережающее возведение несущих стен и формирование затем плит перекрытий в вертикальном положении с последующим их поворотом в горизонтальное проектное положение посредством шарнира (SU, А, №1067174, 1984). Известное решение предусматривает использование массивной домкратной рамы, лебедок для поворота плит перекрытия, концевые части которых опирают на вертикальные стойки, после чего связывают между собой смежные плиты и замоноличивают стыки между ними.
Недостатком известного решения является необходимость использования материалоемкого оборудования для возведения конструкция и поворота плит перекрытия. Помимо этого операция по повороту плит перекрытия в горизонтальное положение требует использования надежного и мощного оборудования, позволяющего осуществить плавный поворот плиты.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ возведения перекрытий, предполагающий формирование несущих железобетонных стен зданий, сооружений одновременно с плитами перекрытий. В процессе возведения в пространство, ограниченное щитами скользящей опалубки, подают значительные объемы бетонной смеси по известной технологии с формированием при этом значительных по величине пластов. Формируемые в вертикальном положении плиты перекрытий связаны с несущими стенами посредством арматуры, которая при повороте плит в горизонтальное положение посредством подъемного оборудования выполняет роль шарнира (SU, А, №737600, 1980).
Однако при повороте плиты арматура, связывающая ее с несущей стеной, изгибается и теряет свои прочностные характеристики. Помимо этого для поворота плиты требуется применение мощного подъемного оборудования, которое, тем не менее, не исключает возможности превышения безопасной скорости поворота, что влечет за собой разрушение поддерживающей стойки, а также нарушение сплошности плиты или разрушение краевой ее части.
Заявленный способ направлен на снижение трудоемкости на формирование плит перекрытия при повышении сохранности плиты в процессе ее поворота, а также используемого оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения каркаса зданий, предусматривающем сооружение несущих вертикальных монолитных конструктивных железобетонных элементов одновременно с возведением шарнирно с ними связанными вертикально ориентированными железобетонными поворотными плитами перекрытий, для чего в процессе возведения между плитами и несущими конструкциями, а также между смежными плитами предварительно устанавливают разделительные элементы, а после набора прочности бетоном осуществляют поворот упомянутых плит в горизонтальное положение и замоноличивают стыки плит с несущими вертикальными элементами и стыки между смежными плитами перекрытий, формирование несущих вертикальных элементов и плит перекрытия осуществляют послойно, в качестве вертикальных разделительных элементов используют листовые или пленочные полимерные материалы, а в качестве поворотного шарнира плиты перекрытия - линейно вытянутый элемент, располагаемый в срединной части плиты перекрытия, продольная ось которого совпадает с осью поворота плиты.
Несущие элементы возводят в виде колонн.
Трубчатые шарнирные элементы смежных в горизонтальной плоскости плит перекрытий размещают по разные стороны от продольной оси колонны.
В плитах перекрытий устанавливают каркас из напряженной арматуры.
Армирующие элементы в теле плит перекрытия устанавливают после их формирования, для чего в процессе подачи твердеющего раствора в полость скользящей опалубки в теле плиты, формируют линейные полости посредством пустообразователей.
В качестве армирующих элементов плит перекрытия используют заключенный в оболочку трос.
В качестве шарнира плиты перекрытия используют трубчатый элемент круглого сечения.
Продольная ось шарнира проходит через центр массы плиты перекрытия.
Горизонтальный разделитель выполняют модульно из блоков.
Поворот плит осуществляют в восходящем или нисходящем порядке.
Каналообразователи перемещают по мере перемещения опалубки.
Каналообразователи перемещают укладчиком при переходе на следующий слой.
В растворе размещают неизвлекаемые каналообразователи.
В каналообразователях размещают протяжку для установки арматуры каналах.
Каналообразователи снабжают вибраторами для уплотнения раствора.
После поворота плит в их поперечных каналах размещают армирующий трос и осуществляют его натяжение.
Укладчик снабжают вибратором для уплотнения уложенного раствора.
На фиг. 1 представлен комплекс для реализации способа; на фиг. 2 - возводимая стена, вид сбоку; на фиг. 3 - возводимая стена, вид сверху; на фиг. 4 - возводимая стена с горизонтальными межплитовыми разделительными элементами, вид сбоку; на фиг. 5 - возводимый каркас здания, общий вид; на фиг. 6 - шарнир, установленный в колонне; на фиг. 7 - схема армирования элементов конструкции.
Способ реализуют следующим образом.
Возведение каркаса здания или сооружения в соответствии с заявленным способом может быть осуществлено по безопалубочной технологии, предусматривающей послойную подачу твердеющего раствора при свободных боковых поверхностях стен возводимого объекта и последующее устранение впадин между смежными слоями, или с использованием скользящей опалубки, которая более технологична.
При возведении сооружения с использованием щитов 1 скользящей опалубки, подъемные домкраты 2 которой установлены на несущих штангах 3, или без привлечения опалубки отливку конструкций осуществляют тонкими слоями быстротвердеющего материала.
Способ предполагает послойное возведение несущих вертикальных железобетонных элементов (стен или колонн) 4 одновременно с железобетонными поворотными плитами 5 перекрытия, ориентированными на период их возведения вертикально, параллельно друг другу путем послойной укладки твердеющего вещества в полость скользящей опалубки, при этом толщина формируемых слоев не превышает 4-5 см.
Несущие штанги 3 устанавливают по обе стороны от вертикальных железобетонных элементов.
Поворотные плиты 5 перекрытий связаны с вертикальными несущими элементами 4 посредством шарниров 6, выполненных в виде линейно вытянутого элемента. Плиты 5 перекрытий могут изготавливаться пустотелыми.
В качестве шарниров 6 используют трубу, замоноличенную в несущем вертикальном элементе 4, в оба конца которой вставлены свободные концы отрезков стержня или трубы, зафиксированных в теле плиты 5 перекрытий и выступающих с противоположных ее торцов. Шарнир 6 может быть выполнен также из трубы, замоноличенной в плите 5 перекрытия, в которую вставлен стержень или труба, которая устанавливается в несущем вертикальном элементе 4.
Для снижения трения в шарнире и облегчения поворота плиты в шарнире могут применяться тела качения. Для достижения того же результата на поверхность шарнира может быть нанесено скользящее покрытие или смазка.
Продольная ось шарнира 6 горизонтальна и совпадает с осью поворота плиты 5 перекрытия и проходит через центр ее массы.
В случае выполнения несущих вертикальных железобетонных элементов в виде колонн 4 трубчатые шарнирные элементы 6 горизонтально смежных, поворотных плит 5 перекрытий размещают по разные стороны от продольной оси колонны 4.
Между вертикальными элементами формируемых плит 5 и несущими элементами, в том числе колоннами 4, устанавливают растворонепроницаемый полимерный листовой и/или пленочный разделительный материал 7, также обеспечивающий зазор между плитой 5 и несущими элементами 4 для поворота плиты 5, а между вертикальными стенками формируемых плит 5 - пленочные или листовые разделительные межплитные элементы 8. Разделительные элементы 7, 8 устанавливают циклично по мере послойного наращивания плиты 5.
Между смежными по высоте поворотными плитами 5 устанавливают разделительные элементы 9, например в виде брусков, труб прямоугольного сечения и т.д., допускающие перемещение сквозь себя извлекаемых пустотообразователей 10 и тросов 11, при этом препятствующие утечкам твердеющего раствора. Отверстия (не показаны) в разделительных элементах 9 обеспечивают доступ к концевым участкам арматуры 11 для ее установки, натяжения и крепления, например, анкером. Разделительный элемент 9 может быть цельным, на всю длину элемента (плиты 5) или составным.
Плиты 5 перекрытий и несущие вертикальные элементы изготавливают армированными с тросами 11 в качестве продольной арматуры, которые сматываются с накопителя, например: катушек или бобин 12, установленных на раме (не показана) опалубки, по мере перемещения последней. С укладчика 13 также производится укладка поперечной арматуры тросами 11 на тех уровнях, где это необходимо, при этом трос 11 может укладываться на различную глубину плиты 5 в ее толще и вертикальных элементов 4, при этом укладчик 13 может регулировать положение троса 11 в теле плит 5 и вертикальных элементов 4, перемещая его в проектное положение в пределах формируемого слоя. Тросы 11 снабжены растворонепроницаемой внешней трубчатой оболочкой (не показана), например, из полимерного материала, которая допускает возможность продольного перемещения участков троса 11 внутри оболочки после набора прочности твердеющего материала. При этом в теле плиты 5 и несущего элемента 4 в зоне размещения поворотного шарнира 6 устанавливают поперечно ориентированные каналообразователи 10 (фиг. 7) например: гофрированные трубки с отрезками троса или проволоки, полимерной нити и т.д. внутри, используемые в дальнейшем в качестве протяжки 14 для размещения армирующих тросов 11 в каналах 15 поворотных плит 5 и вертикальных несущих железобетонных элементов (колонн 4).
В качестве варианта армирования плиты 5 и несущих продольных (вертикальных) элементов 4 могут использоваться стержневые элементы, которые устанавливают в предварительно сформированных линейных полостях (каналах 15) в теле этих элементов после формирования очередной плиты 5. Также возможно поперечное (горизонтальное) армирование плиты 5 и несущих железобетонных элементов 4 стержневыми элементами, при этом арматуру укладывают на формируемую поверхность укладчиком 13.
Трос 11 может быть проложен в предварительно образованных каналах 15 в теле плиты 5 после их формирования. Например, как показано на (фиг. 4), когда к перемещаемому пустотообразователю 10 в нижней части крепится протяжка 14, и в момент, когда протяжка одновременно проходит через два (верхний и нижний) горизонтальные разделительные элементы 9 одной и той же плиты 5 перекрытия, к нижнему концу протяжки 14 крепится трос 11, после чего он вытягивается протяжкой 14 через канал 15 и через верхний горизонтальный разделительный элемент 9.
После набора прочности твердеющим раствором к напрягаемым армирующим элементам в плитах 5 и несущих железобетонных элементах 4 прикладывают растягивающее усилие, формируя таким образом предварительно напряженную конструкцию.
Поперечные каналы 15 в плитах 5 и несущих элементах 4 формируют в теле плит 5 и несущих элементов 4 горизонтально ориентированными. Посредством устанавливаемых в них армирующих элементов связывают между собой смежные плиты 5 и вертикальные несущие элементы 4 в пределах этажа после их поворота в проектное положение и прикладывают растягивающее усилие с последующей фиксацией натянутой арматуры.
Для формирования каналов 15 используют как извлекаемые, так и неизвлекаемые каналообразователи 10 из картона, полимерных или иных материалов. Извлекаемые каналообразователи 10 перемещаются по мере перемещения опалубки. Для создания канала 15 возможно использовать накопитель (катушка, бобина 12), закрепленный на раме опалубки, где вместо троса 11 используется гофрированная трубка с протяжкой 14 внутри. Данный вариант снижает весовые нагрузки на несущие штанги 3 и раму опалубки (домкратную раму) и т.д. за счет отсутствия троса 11.
Формирование канала 15 в теле плиты 5 и несущих элементах 4 возможно любым известным способом.
Арматуру, шарниры 6, разделители 7, 8, 9, закладные детали, каналообразователи 10 и т.д., а также твердеющее вещество, укладываемое в полость опалубки, доставляют на уровень производства работ посредством подъемника 16.
В процессе формирования опорной каркасной конструкции посредством несущих элементов 4 и смежных плит 5 в их теле в процессе возведения закладывают каналообразователи 17, перпендикулярные поверхностям соответственно плит 5 и колоннам 4, предназначенные для пропуска сквозь себя крепежных домкратных штанг 18, связывающих между собой плиты 5, расположенные по обе стороны от вертикального межплитного разделителя 8. Установка крепежных домкратных штанг 18 обеспечивает жесткое крепление несущих штанг 3 к возводимой конструкции и связывает между собой несущие штанги 3 (фиг. 2), в результате образуется каркас, выполняющий роль временного внешнего силового пояса на время возведения и набора прочности конструкции до установки и натяжения арматуры.
После подъема укладчик 13 распределяет поднятые материалы по формируемой поверхности.
Щиты 1 опалубки связаны между собой посредством рам (не показаны) и закрепленных на раме направляющих 19, необходимых для перемещения укладчика 13 вдоль формируемого слоя.
Укладчик 13 предназначен для подачи твердеющего материала на поверхность предыдущего слоя в полость между листами опалубки, а также для доставки шарниров 6 и арматурных элементов (стрежней или тросов 11) к месту установки. Помимо этого оснащение укладчика 13 навесным оборудованием позволит перемещать пустообразователи 10 в теле поворотных плит 5 и вертикальных несущих элементов 4 в процессе их возведения. Также укладчик 13 может регулировать положение троса 11 в теле плиты 5, перемещая его в проектное положение в пределах формируемого слоя. Укладчик 13 может быть оснащен вибратором для уплотнения твердеющего материала.
До операции по повороту плит 5 перекрытия осуществляют натяжение арматуры в теле вертикальных несущих элементов 4.
После набора прочности твердеющего материала плиты 5 перекрытия и у одного из ее торцов перерезают армирующие трос 11, выступающий из продольного канала 15, предварительно зафиксировав свободный его конец любым известным способом, например посредством анкерного замка (не показан), после чего натягивают свободный конец троса 11 и фиксируют его, создавая таким образом напряженную конструкцию плиты 5, после чего осуществляют поворот ее в проектное горизонтальное положение по продольной оси шарнира 6 с извлечением разделительных элементов 7, 8 и 9.
Поворот плит 5 возводимого здания осуществляют в восходящем либо нисходящем порядке. В зависимости от принятого порядка поворота плит 5 в здании их армирование изначально осуществляется из условия проектного расположения напрягаемой арматуры плиты 5 после ее поворота в проектное положение.
После поворота плит перекрытия 5 на этаже известными способами связывают между собой выступающие из смежных плит 5 концевые элементы натянутых тросов 11 или уложенных в продольные каналы 15 стержней, после чего в поперечные каналы 15 в зоне поворотных шарниров 6 и вертикальных несущих элементов 4 посредством протяжек 14 размещают тросы 11, связывающие между собой смежные плиты 5 и вертикальные несущие элементы 4 в пределах этажа.
В случае необходимости на стыках смежных плит 5 и вертикальных несущих элементов 4 укладывают дополнительную арматуру. Арматуру вертикальных несущих элементов 4 связывают с арматурой каналов 15.
На следующем этапе заделывают (замоноличивают) вяжущими растворами стыки плит 5 между собой и стыки плит 5 с несущими вертикальными элементами, например колоннами 4. После набора прочности раствора в данных стыках осуществляют натяжение тросов 11 в указанных поперечных каналах 15, формируя таким образом жесткую конструкцию с напряженным состоянием в горизонтальной плоскости в границах этажа возводимого здания.
В случае больших пролетов и значительных эксплуатационных нагрузок на возводимую конструкцию, на заключительном этапе каналы 15, а также свободное пространство между тросом 11 и внутренней поверхностью растворонепроницаемой внешней трубчатой оболочки заполняют твердеющими растворами, обеспечивая совместное их восприятие внешней нагрузки.
Заявленный способ также позволяет возводить мостовые сооружения.