СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ДВУХОСНОЙ СБОРНОЙ ЛЕГКОВЕСНОЙ БЕТОННОЙ ПЛИТЫ
SYSTEM AND METHOD FOR TWO-AXLE ASSEMBLY LIGHT-WEIGHT CONCRETE SLAB

(Область техники)
Изобретение относится к проектированию, производству и применению легковесной, двухосной плоской бетонной плитной системы, включающей элементы с несъемной опалубкой, спроектированные и изготовленные таким образом, что последующее натяжение части системы облегчает окончательную конструкцию плиты, которая является однородной и может быть достигнута без временных стоек во время возведения.
Предшествующему техническому способу не хватает способности достичь однородной двухосной плиты без временных стоек, а настоящее изобретение решает эти проблемы простым и экономичным способом. Расширенная сфера применимости приведет к увеличению скорости строительства, так же как и к улучшению окружающей среды за счет уменьшения материалоемкости.
(Описание уровня техники)
Бетонные плиты могут быть рассмотрены в трех главных группах, основанных на относительных критериях функции и исполнения: плиты, полностью забетонированные на стройке; элементы полностью сборного типа и элементы с несъемной опалубкой. Каждая из этих главных групп может быть разделена на стандартные (пластичная сталь) арматурные плиты или напряженные с твердой сталью плиты, монолитные или пустотные/легковесные плиты, и одноосные или двухосные несущие плиты. Метод последующего натяжения (ПН) используется на стройке на законченной бетонированной плите, в то время как преднатяжение используется в заводских условиях. По отношению к развитию существующей системы уместна только легковесная двухосная плоскостная плита.
Плиты, полностью забетонированные на строительной площадке, требуют опалубки, на которой арматура может быть разложена и забетонирована. Такая плита не может быть преднапряжена, но может иметь последующее натяжение за счет использования канатов, когда бетон затвердел. После застывания опалубка может быть удалена. Существенным недостатком являются горизонтальная опалубка и временные вертикальные опоры, которые дороги и требуют времени на установку.
Сборные элементы являются полностью функциональными элементами, забетонированными на 100% на заводе и перевезенными на строительную площадку, где должны быть возведены без каких-либо временных стоек. Недостатком полностью забетонированных окончательных элементов является то, что они по определению являются одноосными элементами и могут быть использованы только для того, чтобы обеспечить плитное перекрытие в одноосном направлении, в противоположность к плитам, забетонированным полностью или частично на стройплощадке, которые могут быть армированы, чтобы нести в двух направлениях. Полностью сборные элементы являются индивидуальными частями и могут также иметь проблемы с вибрированием, звуковым и общим просачиванием, в связи с чем, естественно, необходимы дополнительные меры.
Элементы с несъемной опалубкой производятся либо на заводе, либо рядом со строительной площадкой и естественным образом включают несущие с повышенной жесткостью стальные фермочки и бетонную в нижней части плиту с базовой арматурой, дающей элементам возможность нести свой собственный вес в одном направлении в процессе транспортировки и применения. Элементы с несъемной опалубкой, приставленные сторона к стороне, могут заместить горизонтальную часть традиционной опалубки, и после бетонирования на стройплощадке, после окончательного армирования, может образоваться однородная плита - в том числе, и как двухосная, если непрерывно заармирована в обоих направлениях.
Если даже горизонтальной частью опалубки можно будет пренебречь за счет использования элементов с несъемной опалубкой, вертикальная часть и временные стойки еще необходимы, поскольку несущие свойства элементов с несъемной опалубкой находятся в диапазоне от одного до двух метров в процессе бетонирования и твердения. Стоимость временных стоек составляет 30-35% от окончательной цены плиты. К тому же процесс требует затрат времени и труда как для установки, так и для удаления стоек.
Для того чтобы функционировать, элементы с несъемной опалубкой имеют бетонный нижний слой приблизительно 6 см. Этот нижний слой может быть задействован со слабым преднатяжением, но эффект ограничен и это может только предельно увеличить пролет между стойками, в связи с ограниченной высотой нижнего бетонного слоя, который не может быть увеличен, в связи с требованиями минимизации нагрузки и оптимизации пространства для пустотообразователей. Существенной проблемой является то, как обеспечить элемент с несъемной опалубкой достаточной прочностью и жесткостью, чтобы нести при большем пролете - или одинаковом пролете в качестве окончательной плиты - пока не выдержано окончательное бетонирование и не была добавлена рабочая нагрузка.
Профиль арматуры может быть рассчитан теоретически, поэтому привлекается внимание к данным примерам.
Некоторые патентные заявки (такая как ЕР 0794042) описывают стальные балки, расположенные над поверхностью сборной бетонной панели и соединенные с бетонной плитой различными средствами.
Размещение стальной балки над плитой позволяет непрерывное стальное армирование в плите, но соединение не может обеспечить адекватную передачу необходимых сил между арматурным профилем и бетонной плитой, а кроме того, эффект стальной балки, как таковой, никогда не будет достаточным.
Нижняя кромка стальной балки размещена над бетонной плитой и, таким образом, не замоноличена в бетонную плиту. Остающееся бетонное покрытие слишком тонкое, чтобы быть устойчивым, а контактная поверхность между арматурой и бетоном слишком слаба, чтобы передать необходимые сдвигающие силы. Увеличение толщины плиты невероятно и нереалистично, так как это устранит базовую идею этого типа плиты.
То, что факты лучше слов, проиллюстрировано точным стандартным примером с нормальной арматурой:
Толщина плиты 300 мм => требует пролета плиты 30-ти кратной толщины = 9 м.
Доступная высота = 300-60-60=180 мм => возможный INP 180 (уместны только тонкие профили).
Свободный (действующий) момент макс. M=W⋅f, yd=160000×180×10 е -6=29 kNm на профиль. Нагрузка плиты на 0,6 м (без коэффициентов безопасности) дает
2
p=(7,2×0,75×0,6+0,2)=3,4 kN/m, поскольку ни у каких плит нет воздушного % выше чем 25% (кроме технологии БабблДэк, как исключения). Действительный проектный момент на профиль это M=3,4×9/8=34 kNm и больше, чем прочность профиля. Стальные профили ближе чем 0,6 м не могут дальше образовывать бетонную плиту, кроме одноосной системы параллельных стальных балок, которые на практике не могут быть вмоноличены в составную легковесную двухосную однородную плиту.
Патентная заявка (PCT/KR 2005/004320) подтверждает вышеназванные недостатки. Эта заявка описывает использование стальных балок с более низкой кромкой, вмоноличенной в массивный (толстый) тяжелый армированный бетон, способных передать необходимые силы между бетоном, приложенными преднатянутыми канатами, и мягким стальным профилем, чтобы образовать единство и более прочную балку.
Однако данная заявка подчиняется единственным обычным одноосевым балочным конструкциям, без какой-либо возможности включить двухосевую сплошную однородную бетонную плиту и, поэтому, находится вне области настоящего изобретения.
Все данные заявки, включающие стальные балочные профили, являются неосуществимыми и дорогими в потреблении материалов, так как только часть стали используется функционально. Однако наиболее важный итог - если нижняя часть стального профиля вмоноличена в тонкую бетонную плиту с 2 см под и 2 см над нижней частью стального профиля - то это означает, что силы (особенно при последующем натяжении) не могут быть надежно трансформированы между уязвимыми тонкими бетонными слоями и сталью, потому что бетон недостаточно прочен, и если это так, то это потребовало бы дополнительных нецелесообразных и дорогих средств, таких как сложная анкеровка для обеспечения передачи.
Патентная заявка (WO 97/14849) описывает возможность изготовить полностью сборный элемент со стальными балками, где элементы подготавливаются, чтобы быть соединенными на стройке на основном направлении натянутыми канатами, помещенными в каналы в линиях над колоннами. Таким образом, конструкция составляет полностью сборную обычную с одноосным пролетом ТТ-балку.
Конструкция не является двухосной однородной плоской плитой и не имеет несъемной опалубки, чтобы быть залитой бетоном на стройке, и не входит в область настоящего изобретения.
Заявка описывает «поддерживающие стальные балки», перпендикулярные к основному направлению. Данные стальные балки не обладают несущим эффектом, а служат только для того, чтобы поддерживать опалубку под поднятой частью донной поверхности, так как бетонная кромка может легко нести между гребнями при бетонировании и твердении. В дальнейшем опалубка для донных объемов может быть установлена намного проще и дешевле, например полистироловыми блоками.
Патентная заявка (WO 00/53858) описывает решение на стройплощадке, где составные вторичные балки размещены в пределах короткого расстояния друг от друга на первичных балках. Между вторичными балками размещаются легковесные блоки, и когда данная система бетонируется, получается двойная гребневая плита с главным (балочным) направлением и вторичным (балочным) направлением и, таким образом, без всякого отношения к однородной двухосной плите. Недостатками здесь является то, что данная система требует много времени для сборки на стройплощадке и что традиционные балки могут делать пролет на относительно коротком расстоянии.
Патентная заявка (ЕР 1908891) описывает элемент плиты с несъемной опалубкой с гребнями, возникающими на главном направлении в своих конечных зонах. Благодаря этому, соединенные элементы плиты образуют обычную одноосную конструкцию без возможности для какого-либо двухосного эффекта, потому что непрерывность может быть установлена только в одном направлении из-за мешающих гребней на сторонах. Конструкция не заменяет двухосную однородную плиту и находится вне области актуальных изобретений.
В дальнейшем существенной проблемой в этом изобретении является использование балок с гребнями. Изготовление и бетонирование элемента с несъемной опалубкой, включающего такие балки с гребнями, упирается в проблематичную и дорогостоящую опалубку, как и в сам процесс, в котором новая система/способ нуждаются. К тому же такой способ изготовления не допускает возможность получить что-то вмоноличенное в бетон, выдавленное из бетона в том же направлении, как и гребни по сравнению с панелью, как элементы с несъемной опалубкой с гребнями непременно должны быть произведены вверх дном на опалубке. Как результат, ни фермочки, ни легковесные компоненты и т.д. не могут быть размещены в бетоне перед бетонированием. Результатом этого получается дорогой элемент с ограниченной функцией и отсутствием гибкости. Особенно легковесные компоненты, такие как сферы, должны быть размещены в открытых местах в арматурной сетке, размещенной на дне несъемной опалубки, для того чтобы совместить оптимальное уменьшение веса с практическим закреплением, как определено технологией «БаблДэк». Для этого нужны новые способы.
В общем, предшествующий технический уровень только описывает решения с арматурой, выдавливаемой вверх или вниз из гребня относительно нижней плоскости панели. Примером является заявка (ЕР 2325409 А1). Никакой существующий способ производства не создает возможность выдавливанию арматуры как вверх, так и вниз, как описано в настоящей заявке.
Другим использованным типом плиты является стандартный филигранный элемент с несъемной опалубкой, где тонкая нижняя часть применяется с преднапряженной арматурой. Однако эффект очень ограничен, в связи с тонкостью бетонной нижней части, и не исполняется с полной нагрузкой от собственного веса над практическим пролетом.
Много заявок описывают использование преднапряженных балок. Однако использование преднапряжения неэффективно, так как способность передавать силы между балками и тонкой нижней плитой очень ограничена. Это, в результате, ограничивает натяжение, которое может быть приложено к балкам, и, как результат, ограничивает несущий эффект одиночных балок.
Далее, эффективная высота ограничена эффективной высотой в пределах самой преднапряженной балки, что в дальнейшем уменьшает эффект.
Патент DE 202007007286 U описывает такую идею, используя сборные преднапряженные балки, которые должны быть размещены частично в тонкой бетонной плите (не напряженной), чтобы сформировать элементы с несъемной опалубкой. Характеристики данной заявки следующие:
a. Преднапряженные балки.
b. Способность передавать силы между балками и тонкой нижней плитой очень ограничена.
c. Несущий эффект элемента в результате идентичен несущему эффекту балки.
d. Несущий эффект балки основан на внутренней высоте, от вершины балки к главной арматуре в балке - не к любой арматуре в плите, что ограничивает эффект.
e. Арматура, выходящая из балки/бетона, не может принимать участие в преднапряжении, но будет сгибать, и единственно функционирует эффективно в качестве вертикального соединителя во время транспортировки и перемещения.
f. Преимуществом традиционных преднапряженных сборных балок/элементов является внедрение изгиба/выгиба балки/элемента, но данная способность теряется от этого способа, из-за последующего бетонирования плиты.
На сегодня не существует решений в отношении к пустотным однородным двухосным бетонным плоским плитам, которые должны возводиться без использования временных стоек. А строительной индустрии необходимо такое решение.
Раскрытие изобретения
Объектом данного изобретения является создание легковесной двухосной плоской плиты с пролетом в любом направлении с размерами: 30 × толщины плиты и без временных опор. Данный объект может быть получен посредством оптимального геометрического баланса между максимальной материальной прочностью и минимальной материальной массой (весом).
Сравнивая с предшествующим техническим уровнем, настоящее изобретение решает проблему с затратами времени и дорогостоящим технологическим процессом с временными стойками для бетонных плит с несъемной опалубкой. Изобретение включает практичную и по стоимости эффективную строительную систему с несъемной опалубкой, посредством которой пустотные однородные двухосные плоские бетонные плиты могут быть изготовлены без использования опалубки или временных стоек - конфигурация, которая может быть помещена прямо на строительных колоннах и/или стенах и после этого полностью забетонирована. К тому же законченная плита увеличила несущую способность и улучшила регулирование прогиба.
Ключевыми элементами в настоящем изобретении являются легковесные двухосевые бетонные плиты, включающие особенные сборные продольные балки (стрингеры) и бетонные панели с несъемной опалубкой, в которые сборные стрингеры вмонтированы, и где дизайн позволяет, чтобы канаты последующего натяжения размещались оптимальным образом для максимального эффекта последующего натяжения всей системы с несъемной опалубкой, одновременно сохраняя простое и практичное решение, превосходящее существующий уровень.
Сборные стрингеры выполнены как сильная составная конструкция, включающая часть с высокопрочным армированным бетоном для того, чтобы получить силы сжатия, и часть, подготовленная для канатов последующего натяжения. Стрингеры могут быть сборными для того, чтобы оптимизировать процесс и позволить бетону достичь полной прочности при складировании для последующего использования. Стрингеры должны быть включены в элементы с несъемной опалубкой, которые могут быть изготовлены на предприятии или рядом со стройплощадкой. Такое включение является практичным, гибким и недорогим, если сравнивать с предшествующим техническим уровнем.
Сборные стрингеры содержат частично раскрытую арматуру, сформированную наружу в двух противоположных направлениях от забетонированной части стрингера, таким образом делая возможным как соединение стали в нижней части элемента, позиционирование канатов, и распределение сил от дальнейшего последующего натяжения, так же как и гибкость в соединении верхней сетки. Эти раскрытые арматурные стержни должны быть размещены в специальном направлении для того, чтобы позволить практическое изготовление без трудной и дорогой опалубки. Только такое специальное исполнение, где часть арматуры расположена в любых продольных приспособлениях на опалубке, где только часть поперечного сечения арматурных прутков вмурована здесь, или иначе свободна от бетонирования, выполняет данные требования к гибкости в соединении с верхней сеткой. Традиционные способы, позволяющие выходящей арматуре быть вне бетонной балки, не достигают этого, поскольку арматура, выходящая из бетона, не находится непрерывно вдоль балки, что требуется, поскольку неизвестно расположение пересекающихся арматурных прутков в верхней сетке для размещения в дальнейшем процессе. Арматура, выходящая из забетонированной части стрингера в противоположном направлении, по сравнению с арматурой, предназначенной для соединения верхней сетки, спроектирована таким образом, что это делает возможным - соединение стрингера с дном элемента, размещение канатов, распределение и оптимизацию сил от дальнейшего последующего натяжения.
После присоединения сборных стрингеров и бетонирования элементов с несъемной опалубкой, в системе может быть осуществлено последующее натяжение. Так как сборные стрингеры произведены в более раннем процессе производства, бетон в данных стрингерах обретает полную бетонную прочность, позволяя применить более высокое значение последующего натяжения, и, в результате, обеспечивая более длинные пролеты в конструкционной фазе.
Как проект конструкции специального стрингера и, что более важно, так и весь принцип фундаментально отличаются от предыдущего технического уровня. Настоящая заявка описывает использование последующего натяжения, которое должно применяться к элементам с несъемной опалубкой, после того, как специальные сборные стрингерные конструкции с выдержанным сильным бетоном присоединяются к нижней арматуре и обе соединяются вместе для того, чтобы создать объединенную систему.
Только способ применения последующего натяжения после бетонирования и на всем поперечном сечении элементов (стрингеры плюс плита) будет:
a. разрешать проблемы с передачей достаточных напряжений между стрингером и плитой, позволять оперировать с намного большими силами.
b. разрешать использовать предвыдержанный бетон, который приобрел полную прочность.
c. увеличивать эффективную высоту от вершины стрингера/гребня до арматуры в плите.
d. создавать достаточные несущие мощности для практического использования (пролет до 10 м).
e. обеспечивать возможность применения изгиба/выгиба элемента несъемной опалубкой.
Чтобы использовать данный способ, проект конструкции стрингера должен создать возможность для пространства и правильное положение канатов. Арматура должна быть спроектирована и расположена таким образом, чтобы соединение с нижней плитой было достаточно, даже после применения в системе последующего натяжения. Проект позволяет также размещать канаты с переменным вертикальным расположением для оптимального эффекта. Это возможно только при использовании последующего натяжения. Преднатяжение будет вести к прямым канатам с уменьшенным эффектом.
В дальнейшем, система должна быть спроектирована так, чтобы соединить пустотообразователи эффективным образом, чтобы максимизировать уменьшение веса в процессе сохранения практичного и с точки зрения расходов эффективного процесса производства.
Элементы с несъемной опалубкой создаются с относительно одинаковой несущей способностью и жесткостью как полностью забетонированные несущие элементы, отчего элементы и система могут достичь той же величины пролета, как и сборные конечные элементы. Индивидуальные элементы с несъемной опалубкой поддерживают в плите основное направление и могут нести полную действительную нагрузку (собственный вес и вес бетона, который будет залит) на всем их пролете без временных стоек. На концах плиты элементы могут быть размещены на специальных сборных компонентах, действующих на второстепенном направлении плиты. Данные специальные компоненты имеют такую же конструкцию, что и элемент с несъемной опалубкой, включающий специальный стрингер.
После окончательного бетонирования системы получается двухосная плоская плита, в которой несущий эффект изменился с действия в одном направлении в элементе с несъемной опалубкой, к двухосному эффекту, действуя в произвольном направлении в полностью однородной двухосной плите. Исполнено быстро и эффективно и без временных стоек.
Изобретение является уникальным. Во-первых, потому что проект и предполагаемое использование сборных стрингеров является уникальным. Во-вторых, потому что идея и способ, включающий последующее натяжение сборной системы плиты и ребер, полностью отличается от предыдущего технического уровня. В-третьих, поскольку процесс является совершенно новым, начиная от заводского технологического процесса, включая двухшаговый способ, где решающая часть выдерживается перед последующим натяжением, до окончательного исполнения, обеспечивающего однородную плиту без использования временных стоек. Соединение является практичным, гибким и недорогим, если сравнивать с предшествующим техническим способом, так как элементы с несъемной опалубкой могут быть забетонированы на простой плоской опалубке, вместо того, чтобы делать специальную опалубку и бетонировать элементы вверх дном. Это является ключевой точкой настоящего изобретения, так как это максимизирует гибкость и степень использования при минимизировании расходов. Это также гарантирует, что легковесные компоненты могут быть легко присоединены, сохраняя оптимальное положение и геометрию, в соответствии с известными стандартами.
Настоящее изобретение описывает также способ практического производства.
Необходимо отметить, что предшествующий уровень техники, который включает преднапряженные балки, не может быть преобразован, чтобы вместо этого использовать последующее натяжение, как из-за дизайна и способа, который требует двухшагового производства первых сборных стрингеров, которые должны быть совмещены в панели с несъемной опалубкой на втором шаге. Специалист в данной области техники не может ни изменить предшествующий уровень в эффективные системы последующего натяжения, ни использовать свой опыт, чтобы обеспечить эффективное решение с последующим натяжением.
Общим пониманием последующего натяжения является то, что способ должен использоваться на месте, в то время как преднатяжение используется в сборных элементах. Идея использования последующего натяжения в плитных системах с несъемной опалубкой, и особенно так, как в настоящем изобретении, является новшеством.
Комбинация проекта, соединения формообразователей (сфер) и, что важно, использование последующего натяжения, дает эффект и эффективность, как в условиях пролета, так и в рациональном производстве, что не имеет себе равных и является новшеством.
Детальное описание изобретения
Изобретение включает практичную и по стоимости эффективную элементную систему с несъемной опалубкой, при которой могут быть изготовлены легковесные однородные двухосные бетонные плиты без использования опалубки или временных стоек - конфигурацию, которая может быть помещена прямо на вертикальные стойки здания, такие как колонны или стены, после чего быть соединена окончательным бетонированием. К тому же окончательная плита имеет увеличенную несущую способность и улучшенный контроль прогиба и растрескивания.
Ключевыми элементами в настоящем изобретении являются легковесные двухосные бетонные плиты, включающие особенные составные сборные стрингеры и бетонные элементы с несъемной опалубкой, с которыми соединены сборные стрингеры, и где канаты последующего натяжения в стрингере размещены оптимальным образом для максимального эффекта от последующего натяжения системы с несъемной опалубкой, при сохранении простого и практичного решения. Канаты размещаются стандартными способами (в трубках или покрытые смазкой).
Фигура 1 иллюстрирует разрез поперечного сечения в традиционном элементе с несъемной опалубкой, где тонкий бетонный низ плиты (10) имеет определенную несущую способность за счет применения стальных решетчатых фермочек (20), которые расположены на нижней арматуре (30) и соединены с бетонным низом. Данные решетчатые фермочки обеспечивают элементам с несъемной опалубкой возможность транспортироваться, подниматься и простираться на 1 - 2 метра между линиями временных стоек. Бетонный низ (10) образует основание для последующего дополнительного окончательного бетонирования.
Фигуры 2-11 иллюстрируют конструкционные принципы и конструкционный способ данной заявки.
Фигуры 2-3 описывают принцип работы в специальных стрингерных (40) конструкциях, которые заменяют нормальные стальные решетчатые фермочки (20). Сборные стрингеры (40) выполнены как составная конструкция, включающая: a) стальное приспособление (50), достаточное для того, чтобы передавать надлежащие силы между будущей бетонной плитой (10) и стрингером (40); b) часть (60) со специальной составной смесью высокопрочного бетона и арматуры для того, чтобы получить максимальные силы сжатия; c) часть со стандартным бетоном (70); и d) открытая зона (80), подготовленная для канатов последующего натяжения (90), чтобы обеспечить необходимые силы натяжения.
Во-первых, стальные приспособления (50, 100) размещены в опалубке. Стальные прутки (100) должны быть размещены специальным образом для того, чтобы позволить практическое изготовление без трудной и дорогой опалубки, а также обеспечить на стройплощадке гибкость в будущем соединении верхней арматуры (130). Только специальное исполнение, где арматура частично выходит из бетонной части (60), выполняет данные требования. Особым способом является размещение арматуры в продольных приспособлениях в опалубке, где вмурована только часть поперечного сечения арматуры. Другим специальным способом является размещение стального профиля с одной плоской поверхностью таким образом прямо над опалубкой, что данная поверхность будет видима после бетонирования. Традиционные способы, позволяющие выходить арматуре из бетонной балки, не достигают этого, так как арматура, выходящая из бетона, не находится непрерывно вдоль балки. А это требуется, так как положение арматуры, которая должна быть размещена в дальнейшем в технологическом процессе, не известно на данной стадии.
Во-вторых, стальное приспособление (50), достаточное для того, чтобы передать должные силы между бетонной плитой (10) и стрингером (40), размещено внутри опалубки. Вертикальная часть стального приспособления (50), которая выходит в открытую зону (80), может быть либо сделана или как закрытые клетки, или как открытые наверх, таким образом обеспечивая дополнительную свободу в течение всего времени последующих процессов производства.
В-третьих, слой (60), приблизительно составляющий 20% от окончательной высоты стрингера, бетонируется вокруг специального высокопрочного стального сердечника и использует (крайне) высокопрочный бетон, а также оставляет частично обнаженные стальные прутки (100) от нижнего приспособления, приготовленные для будущих стальных соединений на вершине плиты. Основной высокопрочный сердечник (60) формирует вершину стрингера, когда повернут и применен в элементе с несъемной опалубкой. Сердечник увеличил прочность сжатия более чем в 8 раз, по сравнению с нормальной бетонной прочностью и может индивидуально получить силы сжатия момента в плите.
В-четвертых, если первая заливка бетона (60) оставляет пространство, стандартный бетон (70) заливается, чтобы достичь окончательной сборной высоты (Н), минус приблизительно 90% от толщины нижней части плиты (10) и, таким образом, оставляя открытую зону (80) внутри остающегося стального приспособления (50) для дальнейшего применения высокопрочной стали в качестве канатов (90). Для этой заливки может быть использован стандартный бетон как опция для экономии денег, так как высокопрочный бетон не нужен в данном отделении, но с фактическими малыми объемами приемлемо и, может быть, даже предпочтительнее бетонировать полностью прочным бетоном, исключая одну операцию.
Просветы или пустоты (110), перпендикулярные направлению вдоль конструкции стрингера (40), могут быть включены в данную часть стрингера (40). Предпочтительно круговые просветы (110) могут быть включены для того, чтобы получить уменьшение веса и, в этой связи, легкость для обращения, а также позволить установку и, возможно, пересечение арматуры на стройплощадке. В дальнейшем просветы обеспечат более сильное соединение между бетоном на стройке и стрингером. Могут быть применены дополнительные просветы/проникновения. После того, как бетон твердеет, стрингер (40) может быть складирован для последующего использования.
Система является практичной и гибкой, поскольку стрингеры (40) могут производиться в отдельном стандартном производстве, а бетон может достигать 100% прочности во время складирования, что означает, что стрингеры, использованные в любое время и с непосредственной полной бетонной прочностью и примененные (но не обязательно), с относящимися к делу канатами последующего натяжения (90), могут быть напрямую использованы в нижней части элемента с несъемной опалубкой путем простого бетонирования вместе с нижней плитой (10). Исполнение может быть осуществлено как на предприятии, так и рядом со стройкой. После твердения может быть применено необходимое последующее натяжение и сборный элемент готов к использованию.
Фигура 3 иллюстрирует оптимальное положение канатов. Канаты (90) могут быть размещены или в бетоне (60, 70) в стрингерах (40), или в закрытом стальном приспособлении (50), выходящем из стрингера (40) и нижней арматуры (30), где дизайн стального приспособления (50) является существенным, так как он должен позволить должную передачу сил между стрингером (40) и нижним бетоном (10) элемента. Выбранный вариант будет зависеть от реальных факторов, но наиболее эффективным является размещение канатов (90) насколько возможно как можно ближе к нижней арматуре (30), и непосредственно ниже стрингеров (40) для того, чтобы оптимизировать эффект. Вертикальное расположение канатов может изменяться вдоль стрингера для оптимального эффекта от последующего натяжения.
Фигуры 4 и 5 показывают изготовление элементов с несъемной опалубкой. Нижняя арматура (30) размещена на фиксаторах на традиционной опалубке. Затем стрингеры (40) размещаются нижней стороной вверх с высокопрочным сердечником (60), поворачивающимся вверх, и стальным приспособлением (50) для канатов (90), повернутым вниз. Стрингеры могут быть размещены или на фиксаторах, или предпочтительнее непосредственно на нижней арматуре (30). Канаты (90) преимущественно прямые, но конечные части могут быть размещены под небольшим углом, чтобы облегчить практическую работу и увеличить эффект. Затем легковесные элементы конструкции (120), такие как (но не обязательно) полые сферы, могут быть размещены над нижней арматурой (30), для того, чтобы получить максимальное извлечение бетона. Если легковесные элементы помещены на данном этапе, тонкая сетка верхней арматуры (130) может быть размещена, чтобы зафиксировать и сохранить положение легковесных элементов конструкции. Верхняя арматура (130) может быть прикреплена или приварена к стали (100), выступающей из стрингера (40). Фиксирование или приваривание верхней арматуры (130) к вершине стрингеров (40) является эффективным способом для удержания легковесных элементов (120) в предписанном положении, даже во время бетонирования, чтобы препятствовать конструкции перемещаться из-за всплывания. Затем слой бетона (10) мягко и умело распределяется таким образом, чтобы покрыть нижнюю арматуру (30) и открытую часть стального приспособления (50) с канатами (90), вдаваясь вниз от конструкции стрингера (40), с помощью этого составляя конструкцию элемента с несъемной опалубкой (140), сформированную как перевернутую Τ или ряд Т.
Поочередно нижняя арматура (30), канаты (90) и стрингеры (40), а также, если выбраны, легковесные элементы конструкции (120) и верхняя арматура (130) могут быть опущены в уже залитый слой бетона (10). Последовательность процедуры является гибкой и может быть подогнана по обстоятельствам. После твердения элемент (140) готов для складирования или непосредственного использования.
Находясь в зависимости от необходимой прочности, элементы (140) могут быть выполнены с любой комбинацией нижней арматуры (30) и канатов (90). Элемент, включающий дно плиты (10) и стрингеры (40), подвергается последующему натяжению за счет применения напряжения натяжения в канатах (90), уже включенных в бетон. После твердения и последующего натяжения получается сборный элемент (140) с достаточной прочностью, чтобы действовать как самонесущая опалубка для полной нагрузки бетонной плиты на пролете размерами, по крайней мере, (30 × толщина плиты).
Фигуры 6 и 7 иллюстрируют эффект высокопрочной составной верхней части. Рисунки 6 и 7 идентичны, где рисунок 7 показывает Η-эффект и действительное исполнение, если должен быть использован стандартный бетонный профиль, так как сердцевина стрингера имеет прочность в 8 раз превышающую нормальную прочность. С современным дизайном получается практичное, чрезвычайно гибкое и экономящее время решение, с расширенным пространством для применения легких материалов, экономящих 50% бетона.
Фигура 8 показывает основной сборный элемент (140) с наполнением произвольно легким материалом (150) и/или легковесными элементами конструкции (120) в качестве пустотных сфер. Легковесные элементы конструкции могут быть размещены в слоях, если это более удобно. После размещения легковесного материала (150), верхняя арматура (130) может быть установлена или на предприятии, или на стройке, и прикреплена к частично раскрытым стальным стержням (100) на вершине стрингеров (40).
Фигуры 9 и 10 показывают поперечное сечение сборных легковесных элементов (140), оснащенных легковесными элементами конструкции (120), размещенными в геометрической ячеистой конструкции между стрингерами (40), и вмурованными в последний слой бетона (160), получая таким образом окончательно забетонированную плиту (170). При использовании легковесных элементов конструкции (120), они могут быть размещены либо до, либо после бетонирования нижней части (10), что зависит от желаемого дизайна, но предпочтительнее до бетонирования. При использовании пустотных объемов в виде сфер с пространством для бетона между ними, получается однородная (геометричная, пористая) бетонная масса по всей толщине плиты, имеющая своим результатом легкую «массивную» плиту, поскольку сохранена полная массивная прочность, как и в монолитной плите.
Использование максимально легковесных элементов существенно для того, чтобы получить длинные пролеты без временных стоек. Настоящее изобретение создает абсолютно легчайшее двухосное перекрытие - и без потери прочности.
Бетонирование может быть осуществлено за один или более приемов, зависящих от толщины плиты.
Фигура 11 показывает продольный разрез полностью забетонированного сборного элемента/плиты (170). Сборные элементы (140) перед последним бетонированием могут быть смонтированы сторона к стороне в конструкцию, поддержанную на их концах любым видом опор, но предпочтительнее - на сборном компоненте (180) того же состава, как и у сборного элемента (140), действующего как поддерживающий компонент, размещенный и простирающийся между постоянными вертикальными конструкционными опорами в виде колонн и/или стен.
Часть стрингеров (40) в индивидуальном элементе (140) высовываются из полного сборного элемента (140), поэтому данную выступающую часть (190) можно положить на нижнюю кромку (200) поддерживающего компонента (180), спроектированного таким образом, что нижняя поверхность элементов (140) выравнивает нижнюю поверхность поддерживающего компонента (180), создавая, таким образом, полностью плоскую плиту с одинаковым уровнем нижней части.
Эти поддерживающие компоненты (180) спроектированы таким образом, что нижние соединительные арматурные прутки (210) достаточной длины могут быть положены на нижнюю часть (10) через просвет в стрингере (40) поддерживающего компонента (180) между двумя соседним элементами (140).
После размещения соединительных арматурных прутков (220) наверху поперек элементов (140), полученная конфигурация может быть окончательно забетонирована и получена полностью двухосная легковесная однородная плоская плита без использования каких-либо временных стоек.
Перечень позиций на чертежах
10. Плоская бетонная нижняя поверхность
20. Стальная ферма
30. Нижняя арматура
40. Сборный стрингер
50. Арматурное приспособление
60. Зона с высокопрочным составным бетоном
70. Зона со стандартным бетоном
80. Открытая зона
90. Канаты
100. Выступающая сталь
110. Полости в стрингере
120. Легковесные заполняемые элементы конструкции
130. Верхняя арматура
140. Сборный легковесный элемент
150. Свободный легковесный заполнитель
160. Последний бетонный заполнитель
170. Составная легковесная плита
180. Поддерживающий компонент
190. Выступающая часть стрингера
200. Выступающая нижняя кромка поддерживающего компонента
210. Нижняя соединительная арматура
220. Верхняя соединительная арматура