ПЕРЕМЫЧКА ДЛЯ НЕСЪЕМНОЙ ОПАЛУБКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННЫХ СТЕН

Полезная модель относится к области строительства, а именно к конструкциям элементов несъемной опалубки для изготовления бетонных стен.
При строительстве стандартных зданий бетонные стены, как правило, получают путем возведения опалубки, в полость которой заливают бетон и после затвердевания бетона удаляют стенки опалубки. После этого к бетонным стенам при необходимости присоединяют отделочные материалы. Такой процесс трудоемок и неэкономичен с точки зрения материалов, поскольку стенки опалубки приходится удалять после заливки бетона. Кроме того, в настоящее время обычно наносят изоляционные материалы на все стены, включая стены подвальных помещений, особенно в условиях более холодного климата, а каркас и изоляционные материалы должны быть установлены по отдельности внутри стен. Осуществление строительства в такой последовательности, как описано выше, которое характерно при сооружении конструкции с деревянным каркасом, является трудоемким и дорогим.
В течение последних лет нашла применение система, которая сочетает ряд операций (как правило, связанных с возведением жилых и других зданий), обеспечивающих экономию материалов, энергии и так далее. Эта система в основном предусматривает применение вспененного изоляционного материала для возведения постоянных стенок опалубки. Возводят стенки опалубки, заливают бетон и стенки опалубки оставляют по месту их установки. Таким образом, получают не только стены фундамента, но также все стены здания. Отпадает необходимость в дополнительной изоляции, а отделочные материалы при необходимости могут быть нанесены на внутреннюю и наружную часть стены.
Для достижения различных усовершенствований были предложены различные варианты воплощения этой системы: CA 1209364, US 4698947, 4730422, 4879855, 4884382. Однако все предложенные системы, хотя во многих случаях применения являются очень эффективными, страдают наличием одних или других недостатков.
Например, известна несъемная опалубка, используемая для изготовления бетонных стен, содержащая первую и вторую панели, выполненные из пеноматериала высокой плотности, каждая из которых имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, верхнюю и нижнюю поверхности, а также по две торцевые поверхности, причем панели расположены параллельно одна другой и обращены друг к другу внутренними поверхностями, и по крайней мере две перемычки, проходящие между панелями и через панели и заформованные в указанные панели, каждая указанная перемычка выполнена из полиэтилена высокой плотности и содержит две удлиненные концевые пластины, ориентированные в вертикальной плоскости между верхними и нижними поверхностями панелей и опирающиеся во внешние поверхности панелей, причем указанные удлиненные концевые пластины проходят по существу от верхних до нижних поверхностей панелей, и по крайней мере одну стяжку, жестко соединяющую удлиненные концевые пластины, при этом каждая указанная стяжка ориентирована в вертикальной плоскости и имеет в этой плоскости высоту, которая существенно меньше вертикального размера указанных панелей и существенно меньше вертикального размера указанных концевых пластин (RU 2129640, E04B 2/86, E04G 17/06, опубл. 27.04.1999).
В данном известном решении перемычки, которые удерживают панели между собой в позиционном положении на толщину бетонной стены, выполняют две функции. Первая - это непосредственно связывание панелей между собой с тем, чтобы они формировали опалубку по габаритам стены, которую предполагается возводить методом заполнения бетоном полости между панелями. Другая - это удерживать надежно эти панели в момент заполнения полости бетоном и не дать панелям разойтись или деформироваться. Для этой цели концевые части перемычек заформовываются в тело панелей. В известном решении каждая концевая часть выполнена в виде пластины высотой менее высоты панели. Эта пластина при формовании в панели располагается в теле панели в плоскости внешней поверхности. То есть, пол сути, наружная поверхность такой пластины располагается заподлицо с внешней поверхностью панели. Предполагается, что при заполнении полости между панелями бетоном нагрузки, которые действуют со стороны бетона, должны выдавливать панели, но этому препятствуют именно те самые пластины перемычек, которые выступают в роли ограничителей перемещения. На самом деле, на панели действуют не только распирающие нагрузки, но и сживающие, которые могут выдавить панели в полость, используемую для заполнения бетоном. До того момента, как блок панелей с перемычками окажется уложенным в рабочую позицию в качестве опалубки, он хранится на складе, перегружается, транспортируется на строительную площадку, разгружается и переносится. Эти нерабочие действия сопровождают любой строительный элемент или блок на пути от производителя до его монтажа в здании. При этом создаются условия, когда на панели действуют внешние нагрузки, направленные на выдавливание панели с перемычки. Именно в этот момент происходит разрушение материала панелей, а при выправлении и заполнении бетоном в этих местах происходит разрушение панелей, так как с внутренней стороны в перемычках отсутствуют ограничители перемещения панелей.
Так как перемычка, по сути, представляет собой две заделываемые в тело панелей пластины и связку между ними в виде поперечины, расположенной посередине высоты пластин. Таким образом, в собранном строительном блоке две панели связаны посередине расположенными поперечинами, образуя в сечении Η-образный профиль. Такие профили склонны к изгибным напряжения и кручению и достаточно легко теряют пространственное позиционирование при приложении локального воздействия на края панели. Несмотря на то, что панели по торцевым поверхностям выполнены с элементами замкового соединения с соседними панелями (при кладке стены по высоте и в ряду) давление от заливаемого бетона в момент залива давит на нижние края панелей и может их развернуть. Это обусловлено тем, что позиционирование панелей между собой зависит только от жесткости поперечины, которая работает как балка, концы которой имеют жесткую заделку. Это создает необходимость постоянного контроля за деформациями панелей и за положением панелей при заполнении полости между ними бетоном.
Кроме того, сами перемычки используются в качестве элементов расположения армирующих прутьев, сетки, проволоки, иногда коммуникационных кабелей, трубопроводов, сетевых каналов и т.д. Для этой цели на стяжке организованы посадочные места или гнезда для укладки таких инженерных элементов. Но в стяжке известной перемычки такие места образованы в центральной зоне, то есть практически в области геометрического центра перемычки. В итоге, армирующая система возводимой стены будет всегда располагаться в середине стены, оставляя периферийные участки не армированными.
Так, например, известна перемычка для блоков несъемной опалубки, содержащая два стягивающих элемента с пазами для установки арматуры и с ребрами жесткости, концевики, выполненные в виде двух отстоящих друг от друга двух пластин, перпендикулярных осям стягивающих элементов, при этом концевики жестко крепятся к стягивающим элементам, имеющим дополнительные пазы для размещения металлопластиковых труб, предназначенных для прогрева бетона в зимнее время, а внешние пластины каждого из концевиков имеют большую длину внутренних пластин (RU 85175, E04C 2/00, опубл. 27.07.2009). Данное решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Недостаток данного решения заключается в том, что в известном решении не определены назначения элементов рамки перемычки, что приводит к неоднозначному восприятию необходимости самой рамки в системе несъемной опалубки. Например, между пластинами, образующими оконечные элементы рамки имеются технологические окна, которые позиционируются как гнезда для размещения металлопластиковых труб, предназначенных для прогрева бетона в зимнее время. В действительности, эти окна предназначены для заполнения пеноматериалом стенок-панелей опалубки для гарантированного удержания рамки в теле панели. Так как все блоки несъемной опалубки представляют собой законченные строительные единицы - модули, то введение в тело пеноматериала отрезков труб, которые потом между блоками надо соединять муфтами, теоретически возможно, но практически не имеет смысла.
Недостаток известной перемычки заключается в том, что при выполнении ее в виде рамки самым нагруженным элементом является горизонтально расположенная сторона рамки, то есть тот стержневой элемент, который расположен между панелями и используется для удержания панелей на определенном расстоянии друг от друга. Это элемент стержневого типа в виде крестообразно в сечении пластины выполнен заодно с развитой первой пластиной при этом этот стержневой элемент закреплен своей осью перпендикулярно плоскости первой пластины. Имеет место простая заделка, в зоне которой имеется переход от тонкостенного элемента к толстостенному. Из теории технологии литья или формования полимеров известно, что в зонах таких переходов происходит неодновременная полимеризация полимера: в тонких частях скорость полимеризации больше, чем в толстостенных. Это приводит к появлению неоднородности структуры материала в зоне заделки. Именно это и является причиной поломок и отрывов тонкостенного стержневого элемента от толстостенного при приложении динамической нагрузки. После заделки перемычки в тело панелей, то есть при получении готового строительного модуля опалубки пространственная жесткость всего модуля определяется только прочностью самого слабого элемента рамки. Если при транспортировке или при монтаже к модулю будет приложена изгибная нагрузка, то возникает вероятность поломки по крайней мере одной горизонтально расположенной стороны рамки.
Учитывая данные выводы целесообразно конструктивно усилить места заделок в рамке, чтобы перенести место концентратора напряжения на центральный участок этой стороны, который обладает большей упругостью и возможностью допустимых прогибов.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в увеличении эксплуатационной надежности за счет передачи части нагрузки от панелей опалубки на перемычки и за счет выполнения части позиционирования для укладки армирующих элементов или элементов инженерных коммуникаций в виде элементов усиления зоны соединения элементов рамки перемычки.
Указанный технический результат достигается тем, что в перемычке для несъемной опалубки для изготовления бетонных стен, предназначенной для удержания панелей опалубки на расстоянии друг от друга за счет расположения концевых частей перемычки в теле панелей и представляющей собой рамку, две горизонтально расположенные стороны которой выполнены с ребрами жесткости и несут элементы позиционирования для укладки помещаемых в тело бетона армирующих элементов или элементов инженерных коммуникаций, а две вертикально расположенные стороны, связывающие между собой горизонтально расположенные стороны и являющиеся концевыми частями, выполнены в виде двух связанных между собой и расположенных на расстоянии друг от друга пластин, плоскости которых перпендикулярны горизонтально расположенным сторонам, а элементы позиционирования армирующих элементов или элементов инженерных коммуникаций на горизонтально расположенных сторонах рамки выполнены в виде по крайней мере одного гнезда и/или паза, открытого наружу со стороны периметра рамки, каждая вертикально расположенная сторона рамки выполнена с возможностью размещения при формовании в панели с расположением пластины, с которой связаны горизонтально расположенные стороны рамки, на внутренней поверхности панели или заподлицо с ней, а другая пластина, выполненная длиной больше длины первой пластины, расположена внутри панели у ее внешней поверхности, при этом в зоне соединения каждой горизонтально расположенной стороны с вертикально расположенной стороной со стороны периметра рамки выполнена в виде связанной с этими сторонами пластины, в которой выполнено отверстие и паз, ориентированный вдоль горизонтально расположенной стороны.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Полезная модель поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.
На фиг. 1 представлен общий вид несъемной опалубки для изготовления прямолинейной стены;
фиг. 2 - поперечное сечение опалубки по фиг. 1, вид на заделку перемычки;
фиг. 3 - заделка перемычки в теле панели;
фиг. 4 - общий вид перемычки в плане.
Согласно настоящей полезной модели рассматриваются примеры исполнения несъемной опалубки для различных вариантов исполнения стеновых конструкций, которые могут встречаться при возведении стен согласно поэтажных планов. Данные примеры представляют собой типовой набор готовых конструкций, которые позволяют, как это имеет место в конструкторах, собирать опалубку для заливки бетона. После заполнения полости опалубки бетоном и затвердевания последнего стенки опалубки не изымаются, а остаются связанными с бетонной стеной как по наружной, так и по внутренней сторонам стены. Эти стенки опалубки выполняются в виде панелей из пеноматериала высокой плотности (например, предпочтительно из пенополистирола, пенополиэтилена или пенопропилена с добавками антипирена и т.д.) и представляют собой отформованные плоские полимерные блоки, обладающие некоторой несущей способность и хорошими тепло- и звукоизолирующими качествами. Кроме того, такие панели используются в качестве готовых базовых поверхностей для отделки стен и для закрепления на них навесных фасадов, декоративных панелей, для вырезки углублений, формирования каналов для сетевых и силовых кабелей и т.д.
Несъемная опалубка для изготовления прямых бетонных стен (фиг. 1) содержит две расположенные параллельно на расстоянии друг от друга панели 1, имеющие каждая внутреннюю 2 и внешнюю 3 поверхности. Такие панели представляют собой пласты, толстые поластины или уплощенные параллелепипедной формы блоки, имеющие как плоские внутреннюю и внешнюю поверхности, так и выполненные с рифлениями, выступами и иными элементами, которые могут быть сформированы как на внутренней, так и на внешней поверхностях каждого блока. На внутренней поверхности такие неплоскостности и выступы могут обеспечивать повышение адгезии с бетоном или исключение смещения блоков относительно застывшей бетонной стены. На торцевых поверхностях таких панелей могут быть образованы элементы замковых устройств 4 в виде выступов и пазов. Это позволяет четко позиционировать один блок относительно смежного или соседнего или сверху укладываемого. Такое зацепление присоединяемых друг к другу панелей позволяет исключить операции по контролю за плоскостностью в ряду укладки стен опалубки и исключить относительные смещения панелей. Конструкция таких замковых устройств в рамках настоящей полезной модели не рассматривается в виду того, что любое из известных устройств типа «выступ-углубление», «паз-гребень», «папа-мама» и т.д., использующие принцип зацепления, могут быть применены к панелям. Главное, что такие замковые устройства имеются в панели.
В то же время, возможно исполнение панелей без замковых устройств, то есть с плоскими торцевыми поверхностями. Для такого примера должны использоваться дополнительные приспособления, которые будут с внешних или с внутренних стенок опалубки обеспечивать удержание панелей от смещений.
Согласно рассматриваемого примера исполнения, например, прямой части стены (фиг. 1) используются прямолинейные панели (панели с плоскими прямолинейными поверхностями), которые образуют пространственную объемную конструкцию, в которой эти панели расположены параллельно одна другой, на расстоянии друг от друга (равном толщине будущей стены) и обращены друг к другу внутренними поверхностями.
Для удержания таких панелей в заданном положении и на гарантированно выставленном расстоянии друг от друга используются перемычки 5 из полимерного материала (полиэтилен высокой плотности с антипиреном, хотя могут быть использованы полипропилен, полистирол и другие приемлемые полимеры с антипиреном), расположенные вертикально между панелями поперек их и на расстоянии друг от друга. Эти перемычки являются силовыми элементами, которые удерживают панели от перемещений и деформаций в момент заполнения полости опалубки бетоном (концевые части перемычек заформованы в указанные панели) и являются поперечной армировкой в бетоне и элементами укладки и позиционирования армировочных элементов усиления структуры бетонной стены (арматурный профиль, прутья, проволока, сетка, трубы и т.д.).
Такие перемычки располагаются друг от друга по длине панелей на заданном расстоянии, которое выбирается из показателей сохранения пространственной жесткости панелей с учетом давления, которое может оказать заливаемый бетон. По конструкции перемычки все одинаковые и каждая перемычка представляет собой рамку, имеющую две горизонтально расположенные стороны стержневого типа в виде поперечины 6 и две концевые части 7, располагаемые вертикально и связывающие поперечины 6 между собой (фиг. 4). Таким образом, одна из поперечин находится в верхней части панели, а другая из поперечин - в нижней части панели, оставляя центральную зону пустой (фиг. 2).
Две горизонтально расположенные стороны рамки выполнены с ребрами жесткости и несут элементы 8 позиционирования для укладки помещаемых в тело бетона армирующих элементов или элементов инженерных коммуникаций. В общем случае, элементы позиционирования для укладки помещаемых в тело бетона армирующих элементов или элементов инженерных коммуникаций могут быть выполнены на горизонтально расположенных сторонах рамки в виде по крайней мере одного гнезда и/или паза, открытого наружу со стороны периметра рамки. Элементы позиционирования могут быть выполнены в виде углублений между выступами, образующими ложементы под одиночные металлические прутья или для связок прутьев. Так же имеются отверстия 9, позволяющие привязывать прутья к рамке. Возможно и иное использование этих элементов, например, для прокладки труб для подогрева бетона или самих готовых стен.
А две вертикально расположенные стороны рамки, связывающие между собой горизонтально расположенные стороны и являющиеся концевыми частями 7, выполнены в виде двух связанных между собой и расположенных на расстоянии друг от друга пластин 10 и 11, плоскости которых перпендикулярны горизонтально расположенным сторонам рамки. Каждая вертикально расположенная сторона рамки заформована в панели (фиг. 2 и 3) с расположением пластины 10, с которой связаны горизонтально расположенные стороны рамки, на внутренней поверхности панели или заподлицо с ней (как это показано на фиг. 1 и 3), а другая пластина 11, выполненная длиной больше длины первой пластины, расположена внутри панели у ее внешней поверхности (фиг. 3).
При этом в зоне соединения каждой горизонтально расположенной стороны с вертикально расположенной стороной со стороны периметра рамки выполнена в виде связанной с этими сторонами пластины 12, в которой выполнено отверстие 9 и паз 14, ориентированный вдоль горизонтально расположенной стороны. При таком исполнении заделка приобретает ребро жесткости, которое, одновременно, выполняет функцию элемента позиционирования элементов инженерных коммуникаций или армирующих элементов.
При такой заделке панель на внутренней своей стороне опирается на пластину меньшей высоты, которая является ограничителем перемещения панели в область полости опалубки, а пластина в теле панели у внешней поверхности, имеющая большую высоту и, соответственно, большую площадь опирания, обеспечивает распределение нагрузок от бетона и является ограничителем перемещении панели в направлении от полости опалубки. Таким образом, панель как бы оказывается зажатой между двумя пластинам, что исключает какие-либо перемещения и деформации панели вне зависимости от вектора внешнего силового воздействия. Кроме того, благодаря тому, что перемычка выполнена в виде рамки, исключаются изгибные деформации, в том числе и кручение, так как две разнесенные горизонтально расположенные стороны рамки являются опорами для краевых зон панелей. А при сочетании нескольких перемычек панели теряют способность к изгибам и деформациям. Это важное свойство, так как позволяет исключить разрушение или поломки блоков опалубки при транспортировке и перегрузке. Исключение кручений в блоке опалубки позволяет говорить о том, что при монтаже положение блока на основании будет определяться только качеством исполнения самого основания.
Для того, чтобы повысить прочность поперечин рамки последние выполняются с ребрами жесткости и иными элементами, препятствующими изгибам этих сторон рамки. Концевые части рамки выполнены ажурными, то есть с окнами, проемами, что позволяет материалу панели при формовании заполнять эти полости в рамке и фиксировать концевые части в теле панели. Высота пластины 11 выполнена несколько меньше высоты панели с тем, чтобы обеспечить максимально расширенную площадь контакта для распределения нагрузок в материале панели и с тем, чтобы сохранить возможность работы с панелью за счет возможных уплотнений поверхностных слоев панели, подрезки или иных операций, которые могут возникнуть при укладке блоков и их сопряжения с соседними блоками.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена с использованием известных технологий создания несъемных опалубок из. пеноматериала высокой плотности и перемычек методом литья или формования из полимерного материала.