Модульный элемент стяжки строительной для несъемной опалубки

Полезная модель относится к строительным конструкциям, в частности, к крепежным устройствам несъемной опалубки, имеющей в своем составе приспособления для размещения арматуры и формирования пространства, заполняемого твердеющим раствором, образующим совместно часть строительного сооружения.
Известна стяжка строительная, содержащая два элемента, соединенные между собой с образованием перемычки, на каждом конце перпендикулярно оси перемычки установлены по две пластины, одна из которых является фиксатором и расположена в торце, а вторая, внутренняя, удалена от нее на расстояние, равное толщине стеновой панели, при этом на каждом конце перемычки имеется хвостовик с пазами, ответными фиксатору, перемычка состоит из двух одинаковых, оснащенных клипсами арматуры частей, соединенных элементами фиксации, а перемычка имеет выступы и ответные им пазы (RU 166729, E04G 17/06, Е04В 2/86, опубл. 10.12.2016 г.).
Эта строительная стяжка состоит из двух надежно соединенных псовым механизмом одинаковых по конструкции модульных элементов, выполненные методом литья или формовки из полимерного материала. Каждый модульный элемент состоит из стержневого элемента двутаврового сечения, по длине которого выполнены технологические отверстия. На одном конце такого модульного элемента сформирован ответный элемент клипсового механизма, а на другом выполнена дисковой формы пластина, являющаяся ограничителем. С другой стороны ограничителя расположен хвостовик, выполненный в виде удлиненного стержня круглой формы в сечении, на котором дистантно расположены кольцевые выступы, между которыми вставляется фиксатор в виде скобы. При монтаже в стенке опалубки сверлится отверстие и в него с внутренней стороны опалубки вставляется удлиненный стержень круглой формы до упора в дисковую форму пластины. На выступающую из стенки опалубки часть хвостовика одевается скобообразный фиксатор, который закрепляет модульный элемент в стенке опалубки. Аналогично проводят закрепление модульного элемента в другой стенке опалубки, после чего оба модульных элемента скрепляют между собой клипсовым механизмом. Получается строительная стяжка, которая фиксирует положение стенок опалубки на заданном расстоянии между собой. На стержневом элементе двутаврового сечения так же имеются выступы для крепления клипс, в которые вставляются прутья арматуры, лежащие вдоль опалубки.
Главным недостатком конструктивного исполнения модульного элемента, из которого состоит стяжка, заключается в его недостаточных прочности и эксплуатационной надежности.
Выполненная составной из полимерного материала строительная стяжка эксплуатируется в режиме достаточно больших динамических напряжений. Эти напряжения возникают из-за перекосов при установке концов стяжки в противоположно расположенных стенках (плитах), из-за прогибов, возникающих при нагружении стяжек арматурными прутьями, из-за динамических ударных нагрузок, возникающих при укладке бетонной смеси поверх стяжек и между ними. В связи с этим такая стяжка, как стержневой элемент, заневоленный по концам в стенках опалубки, должна обладать повышенной прочностью на прогиб и изгиб. Но наблюдается, что сам стержневой элемент выполнен тавровой или скобообразной формы (для повышения изгибу и кручению) и при этом с технологическими отверстиями по его длине (для уменьшения расхода материала и веса стяжки), что, естественно, давая выигрыш в весе, снижает нагрузочную способность стержневого элемента. Ко всему прочему, важным является то, что стяжка и ее составные элементы выполнены из полимерного материала методом литья или формования. Сама конструкция стяжки выполнена с резкими переходами от стержня к концевым дискам и к стенкам в зоне технологических отверстий. То есть имеет место разнотолщинность стенок. А известно, что после формования процесс полимеризации в изделии проходит быстрее в тонких стенках, то есть эти стенки первыми приобретают конструктивную прочность за счет застывания полимерной массы. Но в стенках в большей толщиной процесс полимеризации в изделии сначала заканчивается в поверхностных слоях (время полимеризации примерно совпадает с временем полимеризации тонких стенок), а потом - в глубинных слоях. Но кристаллизация в глубинных слоях не имеет достаточного по темпу выхода тепла через поверхностные слои, что приводит к образованию такой застывшей структуры полимера, которая отличается от структуры полимера в поверхностных слоях. Это приводит к образованию раковин, пустот, трещин внутри изделия. При нагружении поверхностные слои изделия работают в диапазоне упругой составляющей, а внутренние - в режиме разрушения молекулярных связей. Это и является причиной разрушений таких полимерных стержневых фасонных изделий.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении прочности модульного элемента за счет создания равномерной прочности стенок.
Такая задача решается изменением геометрии стержневой части стяжки за счет повышения стенок в зоне технологических отверстий, увеличения диаметра дисковых пластин в модульном элементе, создание плавных переходов в местах резкого изменения поперечных размеров и т.д.
Указанный технический результат достигается тем, что в модульном элементе стяжки строительной для несъемной опалубки, выполненным из полимерного материала и содержащем стержневой элемент двутаврового сечения, по длине которого выполнены технологические отверстия, и который на одном конце имеет ответный элемент механизма соединения с другим модульным элементом, а на другом выполнена дисковой формы пластина, являющаяся ограничителем, при этом с другой стороны ограничителя расположен хвостовик, выполненный в виде удлиненного стержня круглой формы в сечении, на котором дистантно расположены кольцевые выступы, между которыми вставляется фиксатор в виде скобы, представляющей собой пластину с центральным открытым вырезом для охвата удлиненного стержня круглой формы в сечении, дисковой формы пластина в поперечном сечении выполнена в два раза больше поперечного размера стержневого элемента двутаврового сечения и соединена с ним дугообразной формы переходами, технологические отверстия выполнены высотой в два раза меньше поперечного размера стержневого элемента двутаврового сечения, а фиксатор в виде скобы представляет собой пластинку с утолщением по периметру центрального открытого выреза, являющимся ребром жесткости, от которого поперек и вдоль этого выреза выполнены дополнительные выпуклой формы утолщения.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - конструкция модульного элемента для строительной стяжки.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается устройство модульного элемента для организации стяжки строительной для несъемной опалубки. Этот модульный элемент изготавливается из полимерного материала методом литья или формования и, по сути, представляет собой строительный элемент разового использования (расходный материал).
Этот модульный элемент содержит стержневой элемент 1 двутаврового сечения, по длине которого выполнены технологические отверстия 2 прямоугольной формы в плане. На одном конце этот стержневой элемент 1 имеет ответный элемент 3 механизма соединения с другим модульным элементом. На другом конце стержневого элемента 1 выполнена дисковой формы пластина 4, являющаяся ограничителем (служит для упора во внутреннюю часть листового материала опалубки)
С другой стороны пластины 4 ограничителя расположен хвостовик 5, выполненный в виде удлиненного стержня круглой формы в сечении, на котором дистантно расположены кольцевые выступы 6. Эти кольцевые выступы являются ограничителями смещения фиксатора, который вставляется между выступами. Этот фиксатор 7 выполнен в виде скобы, представляющей собой пластинку с центральным открытым вырезом 8 для охвата удлиненного стержня круглой формы в сечении. Фиксатор в виде скобы представляет собой тонкую пластинку с утолщением 9 по периметру центрального открытого выреза, являющимся ребром жесткости, от которого поперек выреза и вдоль этого выреза выполнены дополнительные выпуклой формы утолщения 10. Сама пластинка не является силовым элементом, но нагружается усилиями со стороны стенки опалубки, что приводит к ее поломке. Выполнение утолщений вокруг выреза и поперек него обеспечивает повышение нагрузочной способности фиксатора и, следовательно, повышается надежность крепления несъемной опалубки.
Дисковой формы пластина 4 в поперечном сечении выполнена в два раза больше поперечного размера стержневого элемента двутаврового сечения и соединена с ним дугообразной формы переходами 11. При этом технологические отверстия выполнены высотой в два раза меньше поперечного размера стержневого элемента двутаврового сечения. Такие конструктивы позволяют повысить надежность и прочность модульного элемента при его изготовлении из полимерного и материала методом литья или формованием.
В процессе применения модульного элемента на него воздействуют динамические нагрузки, обусловленные несоосностью отверстий в стоящих напротив друг друга стенках несъемной опалубки. При наличии неточности осевого расположения при соединении двух модульных элементов механизмом их соединения, например, клипсовым, стержневые элементы двутаврового сечения подвергаются изгибу и кручению, приводящему к поломке этих элементов в заделке, то есть в месте соединения этих элементов с пластиной ограничителями. Этот излом обусловлен тем, что при полимеризации стержневая часть и периметр пластины ограничителя остывают быстрее, чем зона соединения их между собой. Поверхностные слои успевают затвердеть до того, как это произойдет с глубинными слоями. В результате в этой зоне образуется ослабленная структура полимерного материала. Работа поверхностных слоев проходит в режиме упругой деформации, но именно эти напряжения приводят к разрыву слабых связей в глубинных слоях материала. В результате стержень отламывается от пластины. Для исключения этого явления необходимо обеспечить такой процесс постепенного остывания, при котором в теле изделия и на его поверхности структура материала была бы одинаковой. Но это требует применения специальных термокамер, в которых можно было бы обеспечить процесс медленного остывания с регулируемой скоростью. В реальности, для строительных расходных элементов разового использования эти камеры не применяют для сохранения их стоимости на низком уровне. Поэтому процесс остывания идет при окружающей температуре, при которой возникает неоднородность структуры материала в готовом изделии.
В рамках настоящей полезной модели охлаждение проводится при температуре окружающей среды, а задача повышения равномерности структуры материала решается за счет изменения геометрии отдельных элементов модульной конструкции. Эта задача решается за счет выравнивания толщин в модульном элементе, что достигается уменьшением размеров технологических отверстий (повышается процент массы, имеющей примерно одинаковые весовые показатели) и обеспечением плавного перехода стержневого элемента в дисковый ограничитель. Одним из технических приемов для полимерных изделий, которые позволяют получить высокую однородность структуры материала, является сближение толщин отдельных элементов изделия. То есть обеспечивается в каждой части изделия столько объема материала, сколько его в смежных частях. Так как процесс остывания (полимеризации) проходит в направлении от наружных слоев к внутренним, то, обеспечивая примерно равными объемы на каждом кусочке изделия, получаем, что их время остывания так же становится примерно равным. А это указывает, что в каждом кусочке изделия структуры посоле остывания будут, если не одинаковыми, то примерно одинаковыми. Именно это и обеспечивает прочность самого изделия и его способность выдерживать нагрузки.
На стержневом элементе 1 выполнены посадочные элементы для крепления клипс 12, в которых закрепляются прутья арматуры. Клипсы для арматуры позволяют закрепить прутья арматуры с последующей их перевязкой проволокой между собой. При этом модульный элемент находится под весом арматуры.
При весовом нагружении эпюра нагрузки имеет максимальную величину в зоне заделки, то есть в зоне плавных переходов 11. Так как поперечный размер пластины 4 существенно превышает поперечный размер стержневого элемента 1, то эти нагрузки перераспределяются по площади пластины 4.
Модульный элемент используется следующим образом.
В листовом материале (стенка несъемной опалубки) производят разметку (по местам установки модульных элементов) и сверлят отверстия. Затем устанавливают в отверстие со стороны внутренней стенки опалубки модульный элемент до 4упора пластины 4 в эту стенку. Хвостовик при этом пропускается через отверстие и выводится наружу на внешнюю поверхность стенки опалубки. Плотно прижав к листовому материалу, пластину 4 крепят фиксатор 2 на хвостовике с упором фиксатора в стенку. Аналогичные операции проводят и на другой (противолежащей) стенке опалубки. После этого соединяют расположенных напротив друг друга два модульных элемента между собой за счет механизма соединения. В местах предполагаемого расположения прутьев арматуры на поверхности стержневого элемента закрепляют клипсы 12. Устанавливают прутья арматуры и связывают их с другими прутьями, идущими поперек модульного элемента. Далее производят заливку бетонной смеси с виброуплотнением либо штыкованием. После застывания смеси на внешних стенках проводят снятие фиксаторов и обрезку концов хвостовиков. Прочность фиксаторов в данном случае становится важным свойством системы опалубки. При загрузке смеси появляется нагрузка на стенки опалубки, что приводит к их распиранию или деформации. А единственный узлом, который держит стенку, является фиксатор на хвостовике. Сам хвостовик нагрузку не испытывает, а фиксатор может сломаться. Тогда стенка в этой зоне остается без опоры. Для повышения прочности фиксатора на его пластине выполнена серия перекрещивающихся утолщений или выступов, являющихся ребрами жесткости. Эти ребра жесткости не дают возможности пластине сломаться в направлении вдоль выреза из-за нагрузок, которые проявляются по периметру выреза.
Настоящая полезная модель промышленно применима. Проведенные испытания показали, что прочность такого модульного элемента выросла примерно на 20-25%, а несущая способность выдерживать увеличилась на 50%. При построении опалубки выход негодных (сломанных и т.д.) модульных элементов уменьшился на 25%.