Способ возведения облегчённых перекрытий многоэтажных зданий
METHOD OF MULTI-STOREY BUILDING LIGHTENED FLOORS INSTALLATION

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении облегченных перекрытий многоэтажных жилых и общественных зданий, а именно как при возведении зданий с несущими стенами, так и монолитных зданий в несъемной опалубке.
Известен способ возведения сборно-монолитного перекрытия в несъемной опалубке по патенту Российской Федерации №2109896, кл. Е04В 5/16, 1998, включающий сборку основания из клинообразных неизвлекаемых опалубочных элементов, укладку арматурных сеток и нанесение стяжки из строительного раствора с омоноличиванием опалубочных элементов, в процессе сборки основания неизвлекаемые опалубочные элементы устанавливают большим основанием вниз, а арматурную сетку в процессе укладки фиксируют на опалубочных элементах с помощью предварительно заглубленных в опалубочные элементы анкеров, при этом для нанесения стяжки и омоноличивания опалубочных элементов используют строительный раствор на основе пуццоланового портландцемента, нанесение стяжки производят в два слоя с размещением между слоями фибр длиной 10,0-100,0 мм в количестве 3,0-12,0% от массы стяжки, толщина стяжки меньше высоты опалубочного элемента в 3,0-10,0 раз, а высота нижнего слоя стяжки в 1,5-3,3 раза меньше толщины стяжки, перед омоноличиванием опалубочных элементов между ними в углублениях размещают продольную и поперечную арматуру.
Недостатком известного способа является высокая трудоемкость, вес и себестоимость возводимого перекрытия, а также низкая жесткость, влияющая на снижение долговечности.
Данный недостаток обусловлен затрудненным монтажом клинообразных опалубочных элементов, требующим дополнительных грузоподъемных механизмов для их установки, кроме того, строительный раствор и материал, из которого состоят опалубочные элементы, имеют различные деформационные характеристики, что снижает жесткость возводимого перекрытия, поскольку вызовет с течением времени появление микротрещин по границе их стыков.
Известен способ возведения монолитных элементов здания, преимущественно перекрытия по патенту Российской Федерации №2043470, кл. E04G 11/38, 1995, причем при бетонировании в элементе образуют ступенчатые или резьбовые отверстия или их комбинацию, затем опалубочные устройства устанавливают в другое рабочее положение и образовавшееся между ними и элементом пространство, а также часть отверстий заполняют декоративным твердеющим составом, при этом у другой части отверстий в декоративном слое элемента образуют соосные с ними отверстия, через которые к элементу прикрепляют конструктивные и декоративные детали, перед установкой опалубочных устройств в другое рабочее положение к забетонированному элементу прикрепляют арматурные сетки, используя отверстия в нем на опалубочные устройства, или к ним устанавливают сменную матрицу или матрицы с рельефным рисунком, матрицы или части матрицы, рабочие поверхности которых ограничены стенками, заполняют декоративным твердеющим составом разного цвета, при этом заполнение производят до установки матрицы в рабочее положение или после установки через образованные в элементе отверстия, матрицу стенками поджимают к элементу и до затвердения декоративного состава закрепляют в этом положении, причем при введении декоративного состава после поджатая матрицы воздух вытесняют через дренажные отверстия в элементе или матрице.
Недостатком известного способа является высокая трудоемкость, повышающая себестоимость способа возведения перекрытия, и низкая трещиностойкость.
Данный недостаток обусловлен тем, что образование ступенчатых или резьбовых отверстий или их комбинаций предопределяет низкую жесткость перекрытия, что влечет за собой его недолговечность, кроме того, стыки двух материалов бетона и декоративного твердеющего состава имеют различные деформационные характеристики, что вызывает с течением времени появление микротрещин по границе этих стыков.
Известна конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения по патенту Российской Федерации №2378461, кл. Е04В 5/32, 2010, принятые заявителем за прототип. Он включает установку опалубочных устройств в рабочее положение и бетонирование, согласно изобретению после установки съемных опалубочных устройств в виде щитов в рабочее положение в зоне, определенной возведенными до нужной высоты стенами, по периметру лицевых граней возведенных стен дополнительно устанавливают прямоугольные уголковые сетки, выполняющие роль анкеров, на горизонтальные плоскости которых укладывают нижнюю плоскую проволочную сетку, с последующей их заливкой бетоном с соблюдением защитного слоя, образуя нижний слой перекрытия, поверх которого устанавливают каркас с запуском его на возведенные стены, элементы которого чередуют с вкладышами, выполненными из пенополистирола, после чего укладывают верхнюю плоскую проволочную сетку и пространство между вкладышами и над вкладышами заполняют бетоном, причем прямоугольные уголковые сетки устанавливают горизонтальными составляющими непосредственно на щиты съемной опалубки с соблюдением защитного слоя, нижний слой перекрытия заливают бетоном мелкой фракции толщиной 20-40 мм, съемную опалубку выполняют из фанерных листов без возможности ее контакта со стенами, каркас на поверхность нижней части перекрытия устанавливают сразу же после заливки последнего бетоном, не дожидаясь его схватывания, каркас на поверхность нижней части перекрытия устанавливают с запуском на возведенную стену, каркас на поверхность нижней части перекрытия могут устанавливать с запуском на возведенную несъемную опалубку стены.
Использование предлагаемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения» позволяет быстро и сравнительно недорого изготовить в условиях строительной площадки сборно-монолитное перекрытие с небольшим весом и достаточной жесткостью и несущей способностью.
Недостаток способа состоит в необходимости изготовления шаблонов, разметки изделий на стройплощадке, необходимости использования временных креплений для соединения винтами.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение собственного веса здания и снижение нагрузок на фундамент при возведении многоэтажных зданий путем взведения облегченных перекрытий повышенной несущей способности, обладающих улучшенными эксплуатационными свойствами по звукоизоляции и теплотехническим показателям.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении перекрытие выполняют сталежелезобетонными в несъемной опалубке, а несъемную опалубку выполняют из универсальных модульных элементов, высота «Н» которого равна не менее 1/30 пролета монолитной конструкции перекрытия, универсальные модульные элементы стыкуют между собой и устанавливают на несущие стены, внутри универсальных модульных элементов размещают несущие арматурные каркасы и дополнительные арматурные каркасы, которые выполняют в виде вертикальной арматурной сетки, верхнюю горизонтальную арматурную сетку и заполняют внутреннее пространство универсальных модульных элементов бетоном, причем опорную часть перекрытия заполняют тяжелым бетоном, а пролет между опорными частями перекрытия заполняют легким бетоном.
Кроме того, дополнительный арматурный каркас выполняют в виде вертикальной арматурной сетки с размером ячейки не более 50x50 мм, а вылет дополнительного арматурного каркаса за грань несущей стены с каждой ее стороны равен не менее 2Н, где Н - высота универсального модульного элемента.
Кроме того, сначала укладывают в опалубку тяжелый бетон вдоль опорной части перекрытия полосой, которую задают шаблоном шириной в основании плиты перекрытия L=3H+В, где В - ширина несущей стены, затем оставшуюся часть перекрытия - пролет между опорными частями перекрытия заполняют легким бетоном, при этом промежуток по времени между укладкой тяжелого и легкого бетона не должен превышать 40 минут, причем в опалубку укладывают тяжелый бетон, который изготавливают из мелкого заполнителя, преимущественно, из щебня фракции зерен до 20 мм с осадкой конуса не более 140 мм, уплотняют его при помощи вибратора, а легкий бетон изготавливают из капсулированного пористого заполнителя, преимущественно, керамзитобетона фракций фракций 5-10 мм.
Кроме того, посредством шаблона задают ширину опорной части в основании плиты перекрытия, которую используют для возведения вышележащих несущих стен и задают высоту уровня плиты перекрытия текущего этажа.
3
Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в снижении собственного веса здания до 1 т/м, составляющего до 40% веса здания, и в повышении его несущей способности, с одновременным увеличением жесткости, долговечности и прочности конструкции облегченного перекрытия, позволяющего снизить нагрузки на фундамент при возведении многоэтажных зданий, улучшить эксплуатационные свойства по звукоизоляции и теплотехническим показателям, а также повысить пожаробезопасность.
На фиг. 1 изображен фрагмент будущего перекрытия, а именно фрагмент несъемной опалубки, собранной из универсальных модульных элементов с установленными в ней арматурными каркасами, вертикальными арматурными сетками и верхней горизонтальной арматурной сеткой;
на фиг. 2 изображено сечении 1-1 на фиг. 1, размещение собранной несъемной опалубки с арматурными каркасами и сетками на несущих стенах;
Заявленное облегченное перекрытие, используемое преимущественно в строительстве многоэтажных зданий, относится к сталежелезобетонным конструкциям, которые представляют собой класс конструкций в современном строительстве, который отличается не только по своему конструктивному признаку, но и по соотношению использования бетонной и стальной составляющей. Уже из самого названия можно сделать вывод, что сталежелезобетонные конструкции являются системой, состоящей из монолитного железобетона или железобетонной плиты, стальной части, соединительных элементов (анкеров, упоров).
Свойства сталежелезобетонных конструкций обеспечиваются благодаря совместной работе стальной и железобетонной части. Исключение сдвига в области контакта составных частей при возникновении нагрузок обеспечивается за счет адгезионных свойств, трения и зацепления соединительных элементов.
Эффективная работа сталежелезобетонных конструкций находится в зависимости от разных видов и величин нагрузок, формы и размеров железобетонного и стального элемента, деформационных и прочностных характеристик используемых материалов, последовательности производства работ и прочих факторов. До того, как бетон приобретет монолитную структуру с заданной прочностью, все нагрузки (от веса железобетона и собственного веса, монтажного оборудования) приходятся на стальные элементы. После того как бетон замонолитится, а элементы объединятся, нагрузки уже воспринимаются всей конструкцией в целом.
Одним из наиболее распространенных применений этих конструкций являются перекрытия производственных и общественных зданий с большими нагрузками. Эти перекрытия изготавливаются из стального профилированного листа, выполняющего роль несъемной опалубки для монолитного бетона. Сталежелезобетонные конструкции настолько эффективны и обладают таким количеством достоинств перед железобетонными и стальными, что их сфера использования с каждым годом все больше расширяется.
Среди преимуществ этих конструкций можно отметить такие как уменьшение расхода стали, а соответственно и снижение себестоимости; большая жесткость; меньший вес; простота узловых сопряжений. Кроме того, их пожароустойчивость гораздо выше, поскольку благодаря бетону происходит снижение температуры, благодаря чему стальной элемент защищен от перегрева и не происходит снижение его несущей способности. А благодаря тому, что конструкции изготавливаются на заводе, существенно сокращается время монтажа и снижается зависимость сборки от погодных условий, что экономит рабочее время. Еще одно достоинство - высокая несущая способность.
К недостаткам конструкций из стали и железобетона можно отнести тот факт, что поскольку сталь и бетон все же разные по своим физико-химическим показателям вещества, необходимо устраивать объединительные элементы между ними. Также могут проявляться специфические воздействия, которые вызываются перепадами температуры, ползучестью и усадкой бетона. Ну и безусловно, расчет подобных конструкций более сложный. В процессе расчета следует учитывать стадийность работы, сдвиг разнородных материалов в области соприкосновения и другие специфические факторы.
Однако, несмотря на все вышеперечисленные недостатки, прочность и надежность сталежелезобетонных конструкций, а также экономическая выгодность их, которая проявляется еще на этапе монтажа, а впоследствии - и в процессе безремонтной эксплуатации, несомненно, заставляют сделать выбор именно в их пользу.
В конструкцию многоэтажного здания входят несущие стены 1, на которые монтируют монолитное сталежелезобетонное перекрытие с помощью несъемной опалубки. Несъемную опалубку выполняют из универсальных модульных элементов 2, высота «Н» которого равна не менее 1/30 пролета монолитной конструкции перекрытия. Внутри универсальных модульных элементов 2 размещены несущие арматурные каркасы 3 и дополнительные арматурные каркасы выполненные в виде вертикальной арматурной сетки 4 с размером ячейки не более 50×50 мм. Перпендикулярно к несущим арматурным каркасам 3 и вертикальной арматурной сетке 4, сопрягаясь с ними, уложена верхняя горизонтальная сетка 5. Причем вертикальная арматурная сетка 4 установлена внутри универсальных модульных элементов 2 в опорной их части на несущие стены 1, вылет которой за грань несущей стены 1 с каждой стороны равен не менее 2Н, где Н - высота универсального модульного элемента. В опорной части перекрытия на несущем арматурном каркасе 3 закреплен шаблон 6, который определяет ширину опорной части плиты перекрытия, которую используют для возведения вышележащих несущих стен 1 и определения высоты уровня плиты перекрытия текущего этажа.
Причем вдоль опорной части плиты перекрытия полосой заданной шаблоном 6 шириной 3Н+В, где В - ширина несущей стены 1, уложен тяжелый бетон 7, а оставшаяся часть монолитной плиты перекрытия заполнена легким бетоном 8.
Возведение облегченных перекрытий многоэтажных зданий осуществляют следующим образом.
Предлагаемое перекрытие выполняют прежде всего сталежелезобетонным и в несъемной опалубке. Несъемную опалубку, в отличие от известных решений, выполняют из универсальных модульных элементов 2, высота «Н» каждого из которых равна не менее 1/30 пролета монолитной конструкции перекрытия.
Универсальные модульные элементы 2 стыкуют между собой и устанавливают на несущие стены 1, а внутри состыкованных универсальных модульных элементов 2, образующих несъемную опалубку, размещают несущие арматурные каркасы 3 и дополнительные арматурные каркасы, которые выполняют в виде вертикальной арматурной сетки 4, а также укладывают верхнюю горизонтальную арматурную сетку 5, которая сопрягается с несущими арматурными каркасами 3 и вертикальными арматурными сетками 4. И только после этого заполняют внутреннее пространство универсальных модульных элементов 2 бетоном. Причем опорную часть перекрытия заполняют тяжелым бетоном 7, а пролет между опорными частями перекрытия заполняют легким бетоном 8.
Дополнительный арматурный каркас выполняют в виде вертикальной арматурной сетки 4 с размером ячейки не более 50×50 мм, а вылет дополнительного арматурного каркаса за грань несущей стены 1 с каждой стороны равен не менее 2Н, где Н - высота универсального модульного элемента 2.
Сначала укладывают в несъемную опалубку тяжелый бетон 7 вдоль опорной части перекрытия полосой, которую задают шаблоном шириной в основании плиты перекрытия L=3H+B, где В - ширина несущей стены, затем оставшуюся часть перекрытия - пролет между опорными частями перекрытия заполняют легким бетоном 8. При этом промежуток по времени между укладкой тяжелого и легкого бетона не должен превышать 40 минут.
Причем в несъемную опалубку укладывают тяжелый бетон 7, который изготавливают из мелкого заполнителя, преимущественно, из щебня фракции зерен до 20 мм с осадкой конуса не более 140 мм, уплотняют его при помощи вибратора, а легкий бетон 8 изготавливают из капсулированного пористого заполнителя, преимущественно, керамзитобетона фракций 5-10 мм без добавления кварцевого песка. Посредством шаблона 6 задают ширину опорной части несущей стены 1 в основании плиты перекрытия, которую используют для возведения вышележащих несущих стен 1 и задают высоту уровня плиты перекрытия текущего этажа.
Использование предлагаемого технического решения позволило добиться значительного снижения собственного веса здания и снижения нагрузок на фундамент при возведении многоэтажных зданий путем возведения облегченных перекрытий повышенной несущей способности.
Кроме того, жесткость и долговечность такого перекрытия возрастает, а способ его возведения и армирования перекрытия в условиях строительной площадки значительно упрощается и сокращается по времени, а также снижается трудоемкость способа в целом, уменьшая его себестоимость.