Элемент несъемной опалубки для сборно-монолитных перекрытий

Область техники
Полезная модель относится к области сборно-монолитных межэтажных перекрытий. Более точно, заявленное устройство относится к элементам заполнения (или элемента несъемной опалубки) для сборно-монолитных перекрытий.
Предшествующий уровень техники
Сборно-монолитные перекрытия - это класс межэтажных перекрытий, обычно состоящих из сборных элементов (балок, элементов опалубки) и элементов монолитной части. Обычно, процесс монтажа подобных перекрытий представляет собой следующий процесс:
- В виде отдельных элементов сборные элементы доставляются к месту установки;
- На опорных конструкциях монтируется армпояс;
- На существующие опорные конструкции монтируются балки;
- В промежутки между балками устанавливаются элементы несъемной опалубки;
- Образованная структура заливается бетонной смесью.
Таким образом, основными преимуществами сборно-монолитных перекрытий является низкий расход бетонной смеси, низкий расход металла на армирование, простота их транспортировки и легкость монтажа - монтаж может быть осуществлен практически без привлечения спецтехники и в любых условиях, а также за минимальное время.
С другой стороны, подобные перекрытия имеют и свои недостатки - в силу особенностей конструкции, такие перекрытия менее прочные, чем цельно-монолитные, а также имеют меньшие предельно-допустимые нагрузки. Другой проблемой является относительно низкое сцепление элементов такого перекрытия друг с другом.
Соответственно основными направлениями развития такой технической системы - сборно-монолитного перекрытия является устранение вышеописанных недостатков и усиление вышеописанных преимуществ.
С учетом того, что ни балки, ни заливочный материал в силу особенностей своего назначения практически не имеют вариантов и путей модернизации, наиболее важным становится выполнение именно элементов заполнения (или, также известных как элементов несъемной опалубки).
Из уровня техники известно техническое решение, раскрывающее элементы заполнения для сборно-монолитных перекрытий, известное из патента FR 2867206 А1, опубликованного в 2005 г. В этом решении предложено использовать пластиковые блоки, имеющие форму трапеции, которые устанавливаются на слой из прессованной древесины (далее для краткости ДСП). Описаны и предпочтительные характеристики элемента заполнения - толщина слоя ДСП 1-5 мм, длина всего блока (в данном патенте используется термин «панель», но в контексте это эквиваленты) порядка 1,25 м. Схожее решение описано также в патенте ЕР 1997974 А1, опубликованном в 2008 г - там предложено в качестве материала блоков использовать полистирол, или полиуретан, или полиэтилен. Несмотря на ряд преимуществ, таких как долговечность пластиковых блоков и их легкость, подобным решениям присущи также существенные недостатки. Так, производство любых полимерных пластмасс является не экологичным, а сами пластмассы могут со временем выделять токсичные материалы. Использование цельных блоков видится не эффективным как с точки зрения их массы, так и с точки зрения расхода материала. Технология производства таких блоков очень трудоемкая.
Из уровня техники известен другой подход к выполнению элементов заполнения, раскрытый в патенте US 4527372 А, опубликованном в 1985 г., а также подобных более поздних патентах (см., например, патенты US 4697399 А, 1987 г., US 6112482 А, 2000 г., US 6357191 В1, 2002 г., US 2009188192 А1, 2009 г., US 9004835 В2, 2015 г., и др.). В данном решении предложено использование стальных элементов заполнения, имеющих рифленую поверхность. Такой подход имеет свои преимущества - сталь экологичный материал, рифленая поверхность обеспечивает отличное сцепление с заливаемым бетоном - это положительно сказывается на прочности и долговечности, а выполнение элементов заполнения из тонких стальных листов и полыми внутри обеспечивает их легкость как в транспортировке, так и в монтаже. Но несмотря на все преимущества, такой подход также имеет ряд не устраняемых недостатков. Так, изготовление подобных блоков возможно лишь штамповкой, либо литьем. Оба варианта являются технологически сложными, так как требуют изготовления форм под каждый типоразмер элементов заполнения. Сталь, особенно хорошего качества является достаточно дорогим материалом. Выполнение блоков из листовой стали увеличивает риск получения травмы при производстве, так как листы стали толщиной порядка миллиметров очень острые - это повышает требования как к персоналу, осуществляющему сборку, так и к необходимому оборудованию. Другим недостатком стали является трудность ее резки на месте сборки - это часто необходимо при обходе углов или элементов конструкции будущих зданий, а также при работе с перекрытиями нестандартной формы, например, круглыми.
Из уровня техники известны также и другие варианты выполнения элементов несъемной опалубки. Так, в патенте CN 101812885 А, 2010 г., предложено использование цельных блоков, в которых выполнены полости на стадии изготовления, однако такие блоки громоздки при транспортировке, а также технологически сложны при изготовлении. В решении из патента RU 2011772 С1, 1994 г., предложено выполнять на блоках шероховатости и впадины, которые удерживали бы арматурную сетку. Однако сами блоки выполнены цельными, что приводит к существенным трудностям при их транспортировке и монтаже.
Таким образом, на настоящий момент, заявителю не известно такого элемента несъемной опалубки, который был бы экологичным и легким как по массе, так и по процессу изготовления и обладал бы при этом характеристиками, обеспечивающими как легкость монтажа, так и высокую прочность итогового перекрытия.
Сущность полезной модели
Задачей полезной модели являлось устранение недостатков известного предшествующего уровня техники.
Технический результат, который достигается при использовании заявленной полезной модели заключается в повышении надежности конструкции перекрытия при использовании заявленного элемента несъемной опалубки без усложнения процедур монтажа и изготовления элемента несъемной опалубки и без необходимости использования труднодоступных (дорогих) или не экологичных материалов.
Технический результат достигается за счет того, что:
Элемент несъемной опалубки сборно-монолитного перекрытия, характеризующийся выполнением из ДСП и представляющий собой ряд параллельных гребней, каждый из которых имеет форму трапеции с двумя углами наклона относительно вертикальной оси - большим в нижней части и меньшим в верхней, боковые стороны гребней наклонены к соседним гребням так, что вблизи нижней части гребни образуют монолитный лист, а вблизи верхней части между гребнями есть расстояние.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что на верхней поверхности гребней выполнен шип для обеспечения защитного слоя бетона под металлической сеткой.
Гребни на элементе несъемной опалубки выполняют роль второстепенных ребер, позволяют уменьшить толщину монолитной части и, за счет этого, позволяют экономить количество бетонной смеси при устройстве сборно-монолитного перекрытия.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет линейные размеры: высота 90 мм, ширина 540 мм, длина 1200 мм и вес 5,2 кг.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет линейные размеры: высота 130 мм, ширина 540 мм, длина 1200 мм и вес 6,1 кг.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет линейные размеры: высота 170 мм, ширина 540 мм, длина 1200 мм и вес 6,4 кг.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет полые направляющие под углом 30о.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет полые направляющие под углом 45о.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет полые направляющие под углом 60о.
Элемент, описанный выше, также характеризующийся тем, что имеет прочность не менее 150 кг сосредоточенной нагрузки.
Сущность полезной модели заключается в том, что элемент несъемной опалубки сборно-монолитного перекрытия выполняется из ДСП и представляет собой ряд параллельных гребней, каждый из которых имеет форму трапеции с двумя углами наклона относительно вертикальной оси - большим в нижней части и меньшим в верхней, а боковые стороны гребней наклонены к соседним гребням так, что вблизи нижней части гребни образуют монолитный лист, а вблизи верхней части между гребнями есть расстояние.
Вышеописанные черты и преимущества заявленной полезной модели, а также пути и способы их осуществления с достижением заявленного технического результата станут более ясными и понятными после ознакомления с подробным описанием полезной модели и примеров ее осуществления со ссылками на фигуры чертежей.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - Изображение структуры элементов несъемной опалубки.
Фиг. 2 - Предпочтительный вариант элементов несъемной опалубки.
Фиг. 3 - Альтернативный вариант элементов несъемной опалубки.
Фиг. 4 - Альтернативный вариант элементов несъемной опалубки.
Фиг. 5 - Рисунок, поясняющий использования заявленных элементов.
Фиг. 6 - Рисунок, поясняющий использования заявленных элементов.
Фиг. 7 - Варианты выполнения балок для использования вместе с заявленными элементами.
Фиг. 8 - Рисунок, поясняющий использования заявленных элементов.
Варианты осуществления полезной модели
Система сборно-монолитных перекрытий, основанная на заявленной полезной модели, состоит из (Фиг. 1) опорных балок 1, заполняющих элементов несъемной опалубки 2, заливаемого материала (бетона) 3, арматурной сетки 4 на которой могут быть выполнены выступающие элементы 5. Заполняющие элементы 2 на своей верхней поверхности имеют выступы 6 для удержания сетки 4. Сами элементы 2 имеют форму трапеции с переменным наклоном граней - в области нижней части грани 7 имеют наклон с углом относительно центральной оси большим, нежели грани 8 в области верхней части. Внутри заполняющие элементы выполнены полыми. Элементы несъемной опалубки изготовлены из прессованной древесины. Каждый элемент несъемной опалубки предпочтительно имеет полые направляющие для распространенных углов резки (30°, 45° и 60°).
Выполнение заполняющих элементов несъемной опалубки из ДСП видится сегодня наиболее перспективным. ДСП это доступный и экологичный материал, который является естественным отходом любого деревообрабатывающего производства. Таким образом, этот материал дешев и доступен. В силу того, что панели из ДСП легко пилятся, обработка такого материала существенно проще чем обработка стальных листов или даже пластиков.
В результате долгих изысканий было установлено, что именно предложенная форма элементов заполнения является оптимальной. Это обусловлено достигнутым балансом между прочностью при установке и выполнении своей прямой функции опалубки с одной стороны, а также удобством транспортировки и существенной экономией бетона, с другой стороны. Так, в сравнении с любыми полными блоками, заявленная форма имеет огромное преимущество - при сложении заявленных элементов заполнения для транспортировки друг на друга, их верхние части в силу конструкции войдут внутрь нижних частей элементов, лежащих сверху. За счет этого, сложенные стопкой 10 заявленных элементов заполнения будут иметь высоту стопки не сильно превышающую высоту одного элемента. При практической реализации и испытаниях было установлено, что на один европоддон входит от 70 до 120 элементов заполнения, в зависимости от варианта выполнения самих элементов заполнения. Это существенно больше, чем для любых блоков (например, из пенобетона), даже если последние имеют полости внутри. При этом, за счет формы трапеции, а также конструктивных особенностей, заявленная форма обладает существенно большей прочностью, нежели иногда применяемые плоские ДСП-панели. Особенности формы - наличие гребней - позволяют экономить значительную часть бетона без потерь в итоговых характеристиках.
Плоская поверхность на верхней части элементов заполнения необходима для размещения на ней элементов, удерживающих металлическую сетку. Такие элементы должны представлять собой выступы на поверхности ДСП и могут быть выполнены различным образом (варианты выполнения видны на Фиг. 2-4, Фиг. 6 и Фиг. 8). В другом варианте в верхней части элементов находится специальный шип для поддержания арматурной сетки монолитной плиты на нужном уровне. Это важно, так как этот шип позволяет сформировать защитный слой бетона под сеткой. Сетка выполняет распределительную функцию, то есть распределяет нагрузку между ребрами сборно-монолитного перекрытия. Наличие сетки повышает прочность конструкции.
Заявленные заполняющие элементы несъемной опалубки могут применяться в комплексе с балками различной формы. В предпочтительном варианте это (см. Фиг. 7) преднапряженные бетонные балки перевернутой «Т»-образной формы. Форма перевернутой буквы «Т» является оптимальной, так как на нижние боковые части балки удобно встают краевые части элементов несъемной опалубки (см. Фиг. 6), при этом при заливке бетона образуется распорка, и за счет углов наклона боковых частей элемента заполнения нагрузка с элементов заполнения перераспределяется на балки и всю конструкцию равномерно. Для конкретных типоразмеров элементов заполнения и в зависимости от задачи на конкретном объекте могут быть применены балки формы, перевернутой «Т» различных вариантов (предпочтительные типоразмеры балок представлены на Фиг. 7). В то же время балки «Т»-образной формы хоть и являются предпочтительными, не являются единственно возможными. Для специалиста на основании настоящего описания будет очевидна возможность применения и иных балок. Балки могут быть усилены арматурой (арматуру видно на Фиг. 5). При этом в настоящей заявке не испрашивается правовая охрана на преднапряженные балки - их описание приведено исключительно для лучшего понимания сущности настоящей полезной модели. В данном случае такое описание балок также показывает важность именно описанной формы элементов несъемной опалубки.
Очень существенным свойством заявленных элементов несъемной опалубки является выбор материала и толщина листов. Выполнение элементов из относительно тонких листов ДСП позволяет легко корректировать форму элементов на месте при помощи исключительно простых ручных инструментов (примеры см. на Фиг. 8). Это позволяет в частности легко «обходить» элементы внутренних коммуникаций, таких как трубы или электрические кабели, а также при необходимости «обходить» сквозные опоры зданий. Также, возможность корректировки форму элементов на месте и возможность легко и ровно обрезать их концы при помощи лишь штатных ручных инструментов и позволяют применять заявленные элементы несъемной опалубки при создании перекрытий в зданиях «неправильной» формы, например, круглых или иных подобных. Также за счет вышеописанных свойств появляется вариативность размещения в ситуациях, когда цельными элементами заполнения не удается покрыть всю требуемую поверхность (см. Фиг. 6). Заявленная прочность элементов несъемной опалубки - предпочтительно не менее 150 кг сосредоточенной нагрузки, что позволяет монтажнику находиться на уже смонтированных элементах перекрытия при монтаже последующих. Высокая прочность элементов из прессованной древесины позволяет подрезать их в любом направлении в построечных условиях и опирать на балки как целой, так и подрезанной стороной. Отрезанная часть пригодна для дальнейшего использования, если ее длина составляет более 200 мм.
При установке полых блоков несъемной опалубки (элементов заполнения) всегда возникает проблема затекания бетона в полости. В этом случае может возникнуть превышение массы заливочного материала и, соответственно превышение нагрузки на перекрытие над расчетными, проектными показателями. Во избежание этого, в комплекте с заявленной полезной моделью могут быть применены специальные заглушки (см. Фиг. 5). В данном случае под термином «специальный» стоит однозначно понимать элемент - заглушку, имеющую форму, соответствующую внутренней форме элементов заполнения. В зависимости от типоразмера самих элементов несъемной опалубки, может быть легко определена и требуемая форма заглушки. В настоящей заявке не испрашивается охрана на форму или выполнение заглушки - ее описание приводится исключительно с целью понимания принципиальной возможности применения настоящей полезной модели, а также простоты реализации заглушек и исключения затеканий бетона, обусловленных формой описанных элементов несъемной опалубки.
В зависимости от проекта, для возведения перекрытия предпочтительно использование мелкозернистого бетона класса не ниже В25, максимальный размер крупного заполнителя 15 мм, показатель конусовой осадки смеси должен быть в пределах 18-20 см. Бетонная смесь, предназначенная для укладки в конструкцию, предпочтительно должна соответствовать требованиям ГОСТ 25192-2012, ГОСТ 26633-2012. Такие смеси хорошо известны из уровня техники. Транспортирование бетонной смеси осуществляется автобетоновозами. Транспортирование автобетоновозами должно исключать возможность попадания в бетонную смесь атмосферных осадков и нарушения однородности смеси. Для качественной доставки бетонной смеси необходимо перед каждым рейсом проверять отсутствие в автобетоновозах остатков бетона от предыдущего рейса. В настоящей заявке не испрашивается охрана на тип или состав бетонной смеси - ее описание приводится исключительно с целью понимания применения заявленной полезной модели.
При сборке перекрытия на месте могут быть применены временные монтажные опоры, которые служат для предотвращения прогиба и разрушения балок при монтаже. Монтажные балки и стройки подбираются по несущей способности согласно данным производителя опорных конструкций. Минимальное рекомендуемое сечение деревянной балки монтажных опор предпочтительно должно быть 70×140 мм. Также допускается использовать при устройстве поддерживающих опорных конструкций пиломатериалы хвойных пород по ГОСТ 8486 не ниже второго сорта. Влажность древесины, применяемой для изготовления элементов опорных конструкций, должна быть не выше 18%. Опорные стойки изготавливаются из круглого леса хвойных пород. Количество и сечение опорных стоек, как и в случае с инвентарной монтажной системой, необходимо принимать по расчету. Возможны и иные варианты реализации поддерживающих временных опор. В настоящей заявке не испрашивается охрана временные опоры или способ монтажа перекрытий - это описание приводится исключительно с целью понимания применения заявленной полезной модели.
Важным преимуществом заявленных элементов и выбора в качестве материала ДСП над металлическими элементами опалубки является меньшая масса ДСП и меньшая травмоопасность этого материала. Особенно это существенно это становится при работе над высокими зданиями или на существенных высотах. Так, при падении с существенной высоты элемент из ДСП будет представлять существенно меньшую опасность для окружающих, нежели элемент из металла (или пенобетона).
В предпочтительном варианте реализации (Фиг. 2) элемент несъемной опалубки имеет следующие размеры: высота 90 мм, ширина 540 мм, длина 1200 мм и вес 5,2 кг. Элемент выполнен с 60 мм регулировочным зазором, что значительно упрощает установку и минимизирует отходы при резке. Такой вариант соответствует сборной части перекрытия 120 мм. В других вариантах (Фиг. 3 и Фиг. 4) элементы заполнения могут иметь размеры 130×540×1200 и 170×540×1200 и вес соответственно 6,1 и 6,4 кг. Такие варианты соответствуют сборной части перекрытия 160 и 200 мм. Возможны и иные варианты в зависимости от задачи на конкретном проекте. Каждый элемент несъемной опалубки предпочтительно имеет полые направляющие для распространенных углов резки (30°, 45° и 60°).
Стоит отдельно отметить, что заявленная полезная модель никак не ограничивается вышеописанными вариантами реализации. Для специалиста будут очевидны и другие возможные варианты осуществления в рамках заявленной формулы полезной модели. Таким образом, все примеры приведены лишь для понимания сущности заявленного решения и не несут ограничений испрашиваемого объема охраны.
Полезная модель применяется для монтажа перекрытий, который осуществляется следующим образом:
- В виде отдельных элементов сборные элементы доставляются к месту установки;
- На опорных конструкциях монтируется армпояс;
- На существующие опорные конструкции монтируются преднапряженные железобетонные балки;
- В промежутки между балками устанавливаются элементы несъемной опалубки;
- По элементам несъемной опалубки размещается армирование в виде металлической распределительной сетки;
- Образованная структура заливается бетонной смесью класса не ниже В25.
Промышленная применимость
На основании приведенных выше подробных данных как о самой полезной модели, так и о способах ее применения, а также описания всех сопутствующих элементов для специалиста будет очевидна возможность практической реализации заявленной полезной модели с получением указанного технического результата.
В уровне техники с учетом настоящего описания на настоящий момент имеются исчерпывающие сведения о способах реализации того или иного узла и элемента заявленной полезной модели, а также всех сопутствующих элементов сборно-монолитного перекрытия и способов их применения.