СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ АРМОКАМЕННОЙ АРКИ С ЗАТЯЖКОЙ
METHOD TO ERECT REINFORCED MASONRY ARCH WITH TIGHTENING

Изобретение относится к строительству, к способу возведения большепролетных армокаменных арочных перекрытий пространств между двумя опорами определенных архитектурных сооружений или в каменных зданиях, удаленных от предприятий стройиндустрии.
Известен способ возведения железобетонных арок двутаврового сечения с предварительно напряженной затяжкой; / Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М.: Стройиздат, 1991. - 424 с./ [1]. Такие арочные конструкции изготавливаются в небольших количествах, сложны при проектировании, в изготовлении, транспортировании, монтаже и эксплуатации.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности (принята за прототип) является армокаменная арка, выполненная кладкой на ребро керамического кирпича с отверстиями и усиленной пространственным арматурным каркасом, продольные стержни которой размещают в отверстиях кирпичей, а поперечные в швах кладки и заделаны цементно-песчаным раствором повышенной прочности. /Уренев П.Ф., Аниськин А.Н., Кулева Н.С., Уренева Е.П., Михайлов А.Г. Армокаменная арка. Патент на полезную модель №72243. Российская Федерация, МПК Е04В 2/00; заявитель и патентообладатель / ГОУВПО СГАСУ - №2007142085; заявлено 13.11.07; Опубликовано: 10.04.08, Бюллетень №10 / [2]. Однако устройство данной конструкции не имеет затяжки, имеет большую стрелу подъема и поэтому ее применение нерационально для перекрытия больших пролетов в подавляющем большинстве инженерных сооружений.
Сущность изобретения состоит в снижении экономических и материальных затрат при строительстве, реконструкции и эксплуатации большепролетных армокаменных перекрытий, особенно для зданий или сооружений удаленных от соответствующих предприятий стройиндустрии.
Техническим результатом изобретения является совершенствование конструктивного решения, технологии возведения, повышение несущей способности, устойчивости, жесткости, трещиностойкости и огнестойкости конструкций данного вида.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе возведения армокаменной арки, выполненной из кирпича с отверстиями, включающий кладку опорных элементов арки, усиленных горизонтальными и вертикальными стержнями арматурного каркаса, после которой от обоих опорных элементов ведут кладку ветвей арки с устройством усиливающего пространственного арматурного каркаса, продольные стержни которого пропущены через отверстия кирпичей, а их концы заанкерены в опорных элементах, особенностью является то, что перед кладкой опорных элементов на предварительно установленный настил укладывают продольные стержни затяжки, затем поочередно от концов продольных стержней затяжки к их серединам нанизывают на них отверстиями кирпичи с последующей заделкой их концов в отверстия кирпичей опорных элементов бетоном, при этом кладку арки осуществляют с использованием кирпичей, имеющих частичную подрезку до клиновой формы, а кладку опорных элементов выполняют на ребро вертикальными рядами с перевязкой продольных швов, после кладки арки осуществляют предварительное напряжение стержней затяжки путем загрузки армокаменной арки, далее ранее нанизанными на стержни затяжки кирпичами ведут кладку затяжки на мелкозернистом бетоне и выдерживают до набора этим бетоном прочности, разгружают арку, устраивают подвески и разбирают настил.
На фиг.1 изображен фронтальный вид армокаменной арки, где приняты следующие обозначения: армокаменная арка - 1, затяжка - 2, опорный элемент - 3, подвески - 4 затяжки, опора - 5 для армокаменной арки, настил - 6 для затяжки армокаменной арки и подмостей, кружала - 7 со стойками - 8 для армокаменной арки.
На фиг.2 приведено характерное сечение двутавровой формы армокаменной арки, где показаны порядная раскладка кирпича и приняты следующие обозначения: продольные стержни каркаса армокаменной арки - 9, вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10, горизонтальные хомуты каркаса армокаменной арки - 11.
На фиг.3 приведено прямоугольное сечение армокаменной арки в местах уширений, где показаны продольные стержни каркаса армокаменной арки - 9, вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10, горизонтальные хомуты каркаса армокаменной арки - 11, дополнительные продольные стержни каркаса армокаменной арки - 12.
На фиг.4 приведено прямоугольное сечение затяжки армокаменной арки и ее подвески, где изображено положение рядов кирпичей, и приняты следующие обозначения: продольные стержни каркаса затяжки - 13 армокаменной арки, горизонтальные хомуты каркаса затяжки - 14 армокаменной арки, вертикальные хомуты каркаса затяжки - 15 армокаменной арки, продольные стержней каркаса подвески - 16, хомуты каркаса подвески - 17 и арматурные шпильки каркаса подвески - 18.
На фиг.5 приведен фронтальный вид опорного элемента армокаменной арки, где изображено: опора - 5 для армокаменной арки - 1, настил - 6 для затяжки армокаменной арки, затяжка - 2, стойки - 8 для армокаменной арки, продольные стержни каркаса армокаменной арка - 9, продольные стержни каркаса затяжки - 13, вертикальные хомуты опорного элемента армокаменной арки - 19, вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10, продольные стержни каркаса опорного элемента армокаменной арки - 20.
На фиг.6 приведены вертикальные сечения опорного элемента, соответственно, слева направо и сверху вниз по четвертому, пятому, пятнадцатому и шестнадцатому ряду от торца, где показаны продольные стержни каркаса затяжки - 13, продольные стержни каркаса опорного элемента армокаменной арки - 20, вертикальные хомуты опорного элемента армокаменной арки - 19, горизонтальные хомуты каркаса опорного элемента - 21, арматурные выпуски - 22.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
в
Возведение армокаменной арки с затяжкой осуществляют по подробным детальным рабочим чертежам и по проекту производства работ. Возведение начинают с установки настила - 6, для затяжки - 2 армокаменной арки - 1 жесткого, широкого и устойчивого, используемого в качестве подмостей и в качестве силовой конструкции, повышающей устойчивость армокаменной арки - 1 во время осуществления предварительного натяжения продольных стержней арматурного каркаса затяжки - 13. Настил - 6 устанавливают, ориентируясь по местам опор - 5 армокаменной арки - 1, по чертежам фиг.1 и фиг.4. На настил - 6 в месте расположения затяжки - 2 армокаменной арки - 1 укладывают пакет продольных стержней каркаса затяжки - 13 (в рассматриваемом примере это 18 d=8 А500, l=18,6 м. Эти продольные стержни каркаса затяжки - 13 как материал к месту установки целесообразней подвозить в мотках, после чего механизированным или ручным способом, в зависимости от объемов производства, выправлять и отрезать нужной длины. Далее, поочередно, от концов продольных стержней каркаса затяжки - 13 к их серединам нанизывают на них отверстиями столько кирпичей и вперевязку, чтобы их хватило на устройство затяжки - 2 с учетом толщины швов, оставалось бы пустое пространство для стыка кладки затяжки в ее середине, длиной равной длине 2-3 рядов, и оставались пустыми опорные зоны, в примере это по 16 рядов кладки у обоих концов арматурного пакета. Предварительно перед нанизыванием кирпичей с каждого из концов пакета продольные стержни каркаса затяжки - 13 закрепляют от смещения примерно на 1 м от середины. Затем приступают к кладке опорных элементов - 3 армокаменной арки - 1. Один из этих элементов выкладывают непосредственно на нижерасположенную несущую конструкцию-опору - 5 (неподвижная опора), а другую устраивают в виде шарнирно-подвижной опоры - стальной плиты на катках, для обеспечения некоторого свободного ее перемещения при предварительном натяжении продольных стержней каркаса затяжки - 13. Опорные элементы - 3 самые ответственные в заявленной конструкции. В них осуществляется анкеровка продольных стержней каркаса затяжки - 13 и обеспечивается совместность работы армокаменной арки - 1 с затяжкой - 2. В них большая насыщенность сечений продольными и поперечными стержнями арматурного каркаса. Возведение опорного элемента - 3 начинают с установки перед шестнадцатым рядом жесткого щита и ведут по направлению к торцу. Кладку ведут на ребро вертикальными рядами с перевязкой продольных швов в половину кирпича по многорядной системе, которая допускает совпадение двух-трех этих швов в соседних рядах. С особой тщательностью устанавливают кирпичи, через которые проходят продольные стержни каркаса затяжки - 13. Их прижимают к упорному щиту, заполняют и уплотняют осаживанием продольные швы, заделывают продольные стержни каркаса затяжки - 13 в отверстиях кирпича мелкозернистым пластифицированным бетоном класса по прочности не ниже В25, устанавливают в швах по 16-му, 14-му и 12-му рядам, согласно фиг.6 продольные стержни каркаса опорного элемента армокаменной арки - 20 и вертикальные хомуты опорного элемента армокаменной арки - 19, которые выходят из сечения опорного элемента в виде арматурных выпусков - 22, проходят по криволинейным пазам и устанавливают впоследствии в швы как вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10 или огибают в качестве продольных стержней каркаса армокаменной арки - 9 в ее опорной зоне каркаса арки фиг.5. Верхние грани кирпичей с пятого по шестнадцатый ряды опорных элементов арки отрезают под требуемым углом по фиг.5 для образования плотного примыкания арочной пяты. Для уменьшения толщины швов горизонтальные хомуты каркаса опорного элемента - 21 размещают в соседних швах по расположению вертикальных хомутов опорного элемента армокаменной арки - 19, соответственно, в швах по 15-му, 13-му, 12-му рядам и далее. По завершении кладки опорных элементов - 3 сразу же приступают к возведению ветвей армокаменной арки - 1. Возведение армокаменной арки - 1 начинают с установки кружал - 7 на стойках - 8 и ведут также высококачественной кладкой по чертежам фиг.1 - фиг.3. Как и обыкновенных каменных арок, в данном случае высококачественную кладку ведут одновременно от обоих опорных элементов - 3 к середине с устройством усиливающего пространственного арматурного каркаса, в качестве продольных стержней каркаса армокаменной арки - 9 которого вначале используют арматурные выпуски подходящей части продольных стержней каркасов опорных элементов армокаменной арки - 20; на них и нанизывают первые кирпичи. При этом эти выпуски должны быть не очень большой длины (не более 3 м) и разновеликими, чтобы впоследствии при их удлинении отрезками продольных стержней каркаса армокаменной арки - 9 стыки располагались в разных сечениях и равномерно по длине армокаменной арки - 1. Перед укладкой первого ряда арочной пяты вначале отгибают на опорное сечение арки арматурные выпуски - 22 опорного элемента арки (фиг.6), сгибая их по форме вертикального хомута каркаса армокаменной арки - 10 изображенного на фиг.3, и делают такое трижды, - через ряд, в котором устраивают горизонтальные хомуты каркаса армокаменной арки - 11. В итоге, арочную пяту выкладывают из порядка 6-8 рядов кладки прямоугольной формы сечения по фиг.3. Затем переходят на сечение двутавровой формы (порядка 14 рядов) по фиг.2 и выкладывают ребро жесткости (3 ряда) прямоугольной формы по фиг.3. Таким образом, доводят кладку ветвей армокаменной арки до середины, до места стыка (арочного замка). Возможно в приопорной зоне арки, это 1/4 ее пролета увеличение числа вертикальных хомутов каркаса армокаменной арки - 10 в стенке двутаврового сечения и в середине прямоугольного сечения. Согласно чертежам на фиг.1 и фиг.4 необходимо заложить вниз выпуски арматурных стержней для устройства продольных стержней каркаса подвески - 16 затяжки - 2 армокаменной арки - 1. Далее, выкладывается, как и у обычной армокаменной арки, замок, осуществляется выдержка арки во времени для набора материалом швов необходимой прочности. После этого разбираются стойки - 8 и кружала - 7, подвешивают на арку тяжи с грузовыми площадками, так чтобы их нижние части были выше спланированного грунта, примерно на 20 см, повышают устойчивость арки с помощью горизонтальных гибких распорок, закрепленных на жестком настиле - 6 и загружают грузовые площадки штучными грузами, чтобы нагрузка на армокаменную арку - 1 была эквивалентна нормативной проектной нагрузке. Таким образом, осуществили предварительное натяжение продольных стержней каркаса затяжки -13 армокаменной арки -1.
После этого ранее нанизанными «в сухую» кирпичами ведется кладка затяжки - 2 армокаменной арки - 1 на мелкозернистом пластифицированном бетоне одновременно от обоих опор к середине со стыком между подвесками - 4, устройством выпусков для их продольной арматуры и устройством горизонтальных хомутов каркаса затяжки - 14 и вертикальных хомутов каркаса затяжки - 15. После стыкования кладки затяжки дают необходимое время выдержки для набора необходимой прочности последней, уложенной в затяжку - 2, порции бетона. Далее арку разгружают, снимают систему тяжей, грузовые площадки и горизонтальные гибкие распорки разбирают, устраивают по чертежам фиг.1 - фиг.4 подвески - 4 со стыковкой продольных стержней каркаса подвески - 16 арматурного их каркаса, выжидают время для набора необходимой прочности последней порции бетона, уложенной в подвески. После чего разбирают жесткий настил - 6 и считается, что возведение армокаменной арки - 1 с затяжкой - 2 завершено, и она может работать в составе сооружения по восприятию проектных нагрузок. Возведение заявляемой конструкции желательно осуществлять в теплое время года. За возведенными участками или элементами конструкции в течение времени роста прочности мелкозернистого бетона (материала швов и заделки отверстий кирпича) до проектной величины, что зависит от температуры окружающего воздуха, следует осуществлять уход, который заключается в основном в поддержании постоянной влажности поверхности кладки. Для этого ее в сухое время года укрывают полимерной пленкой, применяют маты из синтетических материалов с периодическим их увлажнением или используют другие способы, предохраняющие бетон в кладке от чрезмерного высыхания для избегания процессов замедления и снижения роста его прочности и плотности и, как следствие, повышение долговечности и надежности конструкции в целом. Усовершенствованное конструктивное решение заявляемой армокаменной арки с затяжкой, при ее широком внедрении в строительстве или реконструкции определенных зданий и сооружений даст существенный экономический эффект и откроет новые возможности совершенствования армокаменных конструкций.
Источники информации
1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М.: Стройиздат, 1991. - с.424.
2. Патент на полезную модель №72243. Российская Федерация, МПК Е04В 2/00. Армокаменная арка /Уренев П.Ф., Аниськин А.Н., Кулева Н.С., Уренева Е.П., Михайлов А.Г.; заявитель и патентообладатель государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» (СГАСУ) (RU). - №2007142085; заявл. 13.11.2007; опубликовано: 10.04.08, Бюл.№10.