ЭЛЕМЕНТ МОНОЛИТНОГО БЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при устройстве сборно-монолитных, преимущественно часторебристых перекрытий.
В состав несъемной опалубки часторебристых сборно-монолитных бетонных перекрытий чаще всего входят два основных элемента: балки, в которых размещается и фиксируется арматурный каркас перекрытия, и блоки, которые заполняют пространство между балками.
Балки и блоки являются несущими элементами опалубки и воспринимают нагрузки, возникающие при бетонировании и твердении бетона.
Балка опалубки перекрытия представляет собой монолитное (бетонное, металлическое, композитное и др.) или полое (металлическое, керамическое и др.) основание с установленным в нем арматурным каркасом, состоящим, как правило, из продольной и поперечной, в том числе, диагональной арматуры. Изготовление балок с монолитным основанием ведется, чаще всего, в заводских условиях. Изготовление балок с полым основанием может осуществляться, как в заводских условиях, так и непосредственно на строительной площадке.
Как правило, металлическое (стальное) основание балки имеет достаточно высокую прочность на растяжение. Для того, чтобы обеспечить высокую прочность перекрытия в целом, необходимо обеспечить достаточную прочность сцепления бетонного ядра балки с металлическим основанием, в этом случае основания балок перекрытия будут функционировать аналогично внешней (листовой) арматуре в сталебетонных конструкциях перекрытий. Это позволяет увеличить несущую способность перекрытия или снизить степень армирования перекрытия арматурой.
Известна листовая арматура железобетонных конструкций в соответствии с патентом на изобретение №1557289 (опубл. 15.04.1990 г. МПК Е04С 5/03), которая может быть использована в качестве несъемной опалубки, позволяющая повысить несущую способность армированных конструкций. Арматура представляет собой гофрированный металлический лист с прямоугольной или трапециевидной формой гофров, на боковых стенках которых выштампованы выступы, расположенные по направлению зигзагообразной ломаной линии с одинаковыми углами перегибов и высотой не менее половины высоты стенок. Выступы могут быть выполнены прерывистыми в местах перегибов ломаной линии. Выступы повышают прочность сцепления листовой арматуры с бетоном. В результате повышается несущая способность армированных конструкций.
Известна сталебетонная балка в соответствии с патентом на полезную модель №152451 (опубл. 27.05.2015 г., МПК Е04В 1/20), содержащая основание в виде цельного или составного двутаврового профиля, в стенке которого выштампованы анкерные элементы в виде шпилек. Анкерные элементы обеспечивают улучшение сцепления бетона со стальным основанием, но заполнение балки бетоном должно быть выполнено в заводских условиях.
Таким образом, улучшение сцепления бетона с металлическими конструкциями, поверхности которых непосредственно контактируют с бетоном, за счет использования различного типа неровностей известно в уровне техники, но неизвестно его применение для сборно-монолитных перекрытий поскольку металлические основания для балок сборно-монолитных перекрытий начали применяться сравнительно недавно.
Известно техническое решение, изложенное в патенте №133169 (опубл. 10.10.2013, МПК E04G 11/36) на полезную модель «Элемент монолитного бетонного перекрытия». Данный элемент монолитного перекрытия содержит основание с установленным в нем арматурным каркасом, причем основание выполнено в виде П-образного профиля с полками на внешних сторонах стенок профиля. Данная конструкция основания обеспечивает монтаж блоков несъемной опалубки с опорой на полки. Собранная таким образом опалубка заполняется бетоном непосредственно на строительной площадке. Основание представляет собой тонкостенный гнутый профиль с гладкой, как правило, оцинкованной, поверхностью. Гладкая внутренняя поверхность профиля, контактирующая с бетоном, не способствует повышению прочности сцепления профиля и бетона. Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога.
Решаемой технической проблемой заявленной полезной модели является повышение прочности сборно-монолитного перекрытия, изготовленного на основе элементов с П-образным стальным основанием и полками на внешних сторонах стенок.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение прочности сцепления бетона с поверхностью металлического основания балок.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в элементе монолитного бетонного перекрытия, содержащем основание с установленным и зафиксированным в нем арматурным каркасом, причем основание представляет собой П-образный тонкостенный стальной профиль с полками, выполненными с внешней стороны стенок профиля, на внутренней поверхности стенок выполнена перфорация с отбортовкой, на днище профиля выполнены выступы, продольные оси которых ориентированы под углом от 30° до 90° к продольной оси профиля.
В условиях обычных эксплуатационных нагрузок воздействие на сборно-монолитное перекрытие носит характер поперечных изгибающих нагрузок. При этом в зоне контакта поверхности бетона и металлического основания действуют сдвигающие усилия. Наличие на стенках профиля отбортовок на перфорации и выступов на днище основания позволяют частично передать основанию растягивающие усилия, под действием которой находится бетонное ядро в зоне основания. Значительное число отбортовок на стенках основания и выступов на днище основания способствует более равномерному распределению касательных сдвигающих усилий по всему сечению основания, повышая эффективность использования его прочностных характеристик. По характеру взаимодействия с бетонным основанием отбортовки на перфорации и выступы на дне основания выполняют функции аналогичные поперечным ребрам периодического профиля арматурного проката.
В соответствии с проведенными исследованиями для сталебетонных перекрытий (http://www.stako.ru/news/61/) наличие выступов на боковых стенках гофролиста увеличивает прочность сцепления последнего с бетоном основания в 2-5 раз. Аналогичные показатели могут быть достигнуты и для сборно-монолитных перекрытий.
Форма отверстий при перфорации может быть разнообразной (круглой, квадратной, ромбовидной) и мало влияет на прочность сцепления основания с бетоном. Суммарная площадь отверстий перфорации не должна превышать половины площади стенки профиля. Большая площадь приводит к ослаблению стенки и возможности ее смятия при нагружении перекрытия.
Под отбортовкой перфорации в данной заявке подразумевается отгиб кромки отверстий перфорации внутрь основания без разрыва или с разрывом металла. Высота отбортовки не менее одного, но не больше пяти мм. Угол наклона стенок отбортовки по отношению к плоскости стенки основания составляет от 30 до 60 градусов. Меньшие углы не обеспечивают необходимую высоту стенок отбортовки, большие углы увеличивают площадь разрыва металла в верхней части отбортовки, что может привести к избыточной утечке жидких компонентов бетонной смеси. Форма поперечного сечения выступов мало влияет на прочность сцепления основания с бетоном и определяется, в основном, пластичностью металла и технологическими возможностями профилегибочного оборудования. Высота выступов должна обеспечивать сохранение целостности металла при их формировании. В зависимости от пластичности используемого для изготовления основания метала высота выступов может меняться от одного до пяти мм. Меньшая высота выступов не обеспечивает необходимой прочности сцепления основания с бетоном, большая приводит, как правило, к разрыву металла. Предельное (избыточное нерасчетное) нагружение перекрытия приводит, как правило, к смятию выступов бетонным ядром балки. Усилие смятия конкретного выступа определяется сочетанием нескольких факторов: прочность и толщина металла основания, площадь выступа, его высота и угол между продольной осью выступа и направлением действия сминающих усилий. Проведенные расчеты показывают, что выбранные углы (90-30 градусов) обеспечивают максимальные показатели прочности сцепления основания с бетоном.
Сущность заявленного технического решения поясняется следующими рисунками:
Фиг. 1 - Изометрическое изображение металлического основания опалубки перекрытия (профиля) с перфорацией на внутренней поверхности стенок профиля и выступами на днище основания.
Фиг. 2 - Возможные варианты исполнения формы отверстий при перфорации и конфигурации отбортовок:
2А - круглая, 2Б - прямоугольная, 2В - ромбовидная.
Фиг. 3 - Балка несъемной опалубки с заявленным профилем основания.
Фиг. 4 - Возможный вариант выполнения выступов на днище профиля.
Заявленный элемент несъемной опалубки сборно-монолитного перекрытия содержит основание 1 балки с П-образным поперечным сечением, изготовленное из тонкостенного металла, и на внутренних поверхностях стенок профиля выполнена перфорация 2 с отбортовкой 3, повышающая сцепление профиля с бетоном. На днище основания 1 выполнены выступы 4.
Перфорация стенок и формирование выступов выполняется одновременно с изготовлением профиля на профилегибочном оборудовании.