Элемент несъёмной опалубки монолитного перекрытия

Полезная модель относится к области строительства и предназначена для использования при устройстве монолитных ребристых перекрытий, а именно в строительных конструкциях, выполненных с применением тонкостенного металлического профиля, используемого в качестве несъемного опалубочного и армирующего, как внешнего, так и внутреннего элемента.
При заливке перекрытий, при формировании железобетонных несущих элементов, далее балок, предлагаемый в качестве полезной модели тонкостенный металлический профиль прочно скрепляется с бетоном, заполняющим его полость. На данном этапе формируется несущая железобетонная балка, в которой тонкостенный металлический профиль является несъемной опалубкой. После набора бетоном необходимой прочности, находясь в составе монолитного ребристого перекрытия, тонкостенный металлический профиль исполняет функции арматуры, как внутренней, так и внешней.
Ребра балок сформированы несъемной опалубкой, а полки образуют горизонтальную бетонную диафрагму определенной толщины.
Известны сборно-монолитные перекрытия с использованием в качестве несъемной опалубки балок с бетонным основанием и блоков пустотного заполнения. При схожих технологических приемах устройства этих сборно-монолитных перекрытий и монолитных перекрытий на основе заявляемых элементов между ними имеется существенное отличие.
В сборно-монолитных перекрытиях возникает, так называемый, «холодный шов», нарушающий монолитную целостность сечения бетонного ядра и ведущий к ослаблению прочностных связей на стыке «старого» бетона балки и «нового» свежеуложенного, заливаемого в опалубку. Металлический профиль, предлагаемый в качестве несъемной опалубки, исключает образование «холодного шва».
В момент заливки перекрытия бетоном и формирования его несущих элементов - железобетонных балок, арматурный каркас и дополнительная арматура создают определенные препятствия для равномерного заполнения бетоном всей полости профиля. Равномерное распределение бетонной массы в таких конструкциях обеспечивается применением вибрационных устройств, а качественная формовка таких изделий достижима только в заводских условиях.
При заливке бетоном многоуровневой арматурной конструкции, как описано в патенте №131029 (опубл. 20.12.2012 г.) на полезную модель «Элемент монолитного бетонного перекрытия» с использованием тонкостенного профиля, не исключается возможность образования в теле формируемого монолита нежелательных воздушных включений. Вокруг арматурных стержней нередко образуются скопления однородных локальных зон, формируемых зернами крупного заполнителя. Наличие вышеперечисленных дефектов может существенно снизить прочность несущей балки формируемого перекрытия.
Известно техническое решение, описанное в патенте РФ №133169 (прототип) на полезную модель «ЭЛЕМЕНТ МОНОЛИТНОГО БЕТОННОГО ПЕРЕКРЫТИЯ» (опубл. 10.10.2013 г. ). Элемент монолитного бетонного перекрытия, содержащий основание с установленным и зафиксированным в нем арматурным каркасом, причем основание представляет собой «П»-образный тонкостенный профиль, имеющий полки, выполненные на стенках профиля с внешней стороны с возможностью установки на них элементов опалубки». Однако данное решение является достаточно сложным с технологической точки зрения, так как требует применения арматурного каркаса, присутствие которого существенно усложняет и утяжеляет конструкцию, а производство каркаса и приспособлений для его крепления в профиле требует специального оборудования.
Задачей, на решение которой направлена разработка заявляемой полезной модели, является расширение арсенала технических средств, используемых при устройстве перекрытий, за счет создания элемента несъемной опалубки, отличающегося простой конструкцией, но обладающего повышенными прочностными характеристиками без существенных затрат на их воплощение. Указанная задача решена путем внесения в известное устройство перекрытия конструктивных изменений, не требующих больших материальных затрат и основывающихся на эксплуатации заложенных в конструкцию и ранее не используемых ресурсов.
Технический результат заключается в повышении несущей способности железобетонного монолитного перекрытия и надежности сцепления тонкостенного профиля с бетоном, что приводит к снижению расхода гибкой арматуры, назначенной к применению на основании прочностного расчета, или к ее полному исключению.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается путем создания элемента несъемной опалубки монолитного перекрытия, выполненного в виде тонкостенного металлического профиля с внешними горизонтальными полками, при этом внутри полости профиля преимущественно параллельно его стенкам выполнено, по меньшей мере, одно ребро жесткости.
Ребра жесткости профиля могут быть выполнены с перфорацией. Стенки профиля могут выполняться как с перфорацией, так и гладкими. При поперечном изгибе касательные напряжения в опорной зоне стремятся осуществить взаимное смещение профиля относительно бетона. Балка изгибается, вызывая изгиб профиля, который сопротивляется и растягивается. Перфорация профиля увеличивает сцепление профиля с бетоном. Бетон заполняет перфорированные отверстия, что позволяет удержать бетон и профиль в единой системе.
Внутренняя поверхность стенок профиля при необходимости выполняется с перфорацией в виде просечек. Ребра жесткости могут иметь перфорацию в виде отверстий от 10 до 25 мм в диаметре.
В предпочтительном варианте исполнения полезной модели профиль может содержать от одного до пяти дополнительных ребер жесткости, выполненных внутри полости профиля. Наиболее предпочтительным является выполнение от одного до трех ребер жесткости. Высота ребер жесткости может выполняться в диапазоне от 20 до 180 мм. Высота стенок профиля может выполняться в диапазоне от 5 до 180 мм. В предпочтительном варианте выполнения полезной модели ребра и стенки профиля выполняется высотой от 35 до 45 мм. Ширина основания профиля не регламентируется и находится преимущественно в пределах от 100 до 300 мм.
Тонкостенный металлический профиль имеет поперечное сечение незамкнутой формы.
Профиль изготавливается из металлического листа толщиной от 0,7 до 2 мм. Преимущественно используются оцинкованные металлические листы.
Дополнительно профиль может быть снабжен анкерами, установленными в днище профиля в торцевых зонах, либо выполнен с удлиненными торцевыми частями днища профиля загнутыми преимущественно под углом 90° к его днищу с целью обеспечения надежной анкеровки днища в монолитном слое бетона.
Сущность заявленного технического решения поясняется следующими чертежами, не ограничивая объем заявленных притязаний:
фиг. 1 - изображение элемента несъемной опалубки монолитного бетонного перекрытия с одним ребром жесткости;
фиг. 2 - изображение элемента несъемной опалубки монолитного бетонного перекрытия с двумя ребрами жесткости;
фиг. 3 - фрагмент монтажной схемы монолитного перекрытия;
фиг. 4 - изображение элемента несъемной опалубки монолитного бетонного перекрытия с одним ребром жесткости с анкерами (частный вариант выполнения);
фиг. 5 - изображение элемента несъемной опалубки монолитного бетонного перекрытия с одним ребром жесткости с загнутыми торцами (частный вариант выполнения).
На рисунках представлен частный вариант выполнения элемента несъемной опалубки монолитного бетонного перекрытия в виде тонкостенного профиля 1, образованного скрепленными с основанием 2 стенками профиля 3. Профиль содержит горизонтальные полки 4, расположенные с внешней стороны профиля. Внутри профиля выполнено ребро жесткости 5, содержащее перфорацию 6. В частном варианте исполнения профиль может быть выполнен с анкерами 7 или загнутыми торцами 8.
Для изготовления тонкостенного профиля с ребрами жесткости используются различные профилегибочные станки.
Тонкостенный профиль преимущественно изготавливается из металлического листа. Листовая заготовка подвергается последовательному изменению формы поперечного сечения в процессе ее прохождения через ряд вращающихся горизонтальных и вертикальных валков (роликов) профилегибочного стана. Перфорирование металлического листа проводится на стадии прокатки до начала профилирования. В процессе профилирования формируются вертикальные стенки и ребра жесткости.
При этом формирование ребер жесткости и стенок профиля может достигаться и другими доступными способами, например сваркой, клепкой, экструзией и т.п.
Ребра жесткости обычно выполнены с перфорацией в виде сквозных отверстий диаметром от 10 до 25 мм. Стенки профиля могут быть выполнены как гладкими, так и с перфорацией в виде мелких просечек, направленных внутрь полости профиля.
При проведении монтажных работ по устройству монолитного перекрытия тонкостенный профиль используется в качестве элемента несъемной опалубки. Он монтируется на несущие опоры и закрепляется в фиксирующей системе, призванной обеспечить удерживание свежеуложенной бетонной смеси в несъемной опалубке.
Конструкция профиля должна быть выполнена с обеспечением мер по надежной анкеровке профиля в монолитном бетоне с целью обеспечения условий их совместной работы.
По окончании процесса затвердевания бетона и с началом эксплуатации перекрытия тонкостенный профиль исполняет функции внутренней и внешней арматуры.
Необходимая жесткость заявляемого профиля, требуемая для транспортирования, складирования и проведения монтажных работ, обеспечивается за счет соответствующего количества продольных ребер жесткости в монолитной конструкции. Заявляемый металлический профиль имеет существенно большую площадь поперечного сечения, в сравнении с простыми незамкнутыми профилями, а, следовательно, обладает повышенным сопротивлением растяжению. Предлагаемое конструктивное решение позволяет отказаться от арматурного каркаса балки и передать его функции тонкостенному металлическому профилю.
Заявленный элемент несъемной опалубки отличается низкой трудоемкостью изготовления и
экономией затрат на транспортировку, что обусловлено не только облегчением конструкции готовой балки за счет исключения арматурного каркаса, но и ее компактностью. Долговечность службы обеспечивается антикоррозионной защитой металлического оцинкованного листа.