КОНСТРУКЦИЯ МОНОЛИТНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ
STRUCTURE OF PRECAST FLOOR AND METHOD OF ITS ERECTION

Заявляемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении легких монолитных 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 (см. патент №2109896, МПК Е04В 5/16, опубл. 1998.04.27), 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 также принятый за прототип способ возведения монолитных элементов здания, преимущественно перекрытия (см. патент РФ 2043470, E04G 11/38, опубл. 1995.09.10), 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 поджатия 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, 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.
Известно железобетонное перекрытие по авторскому свидетельству СССР 1381254, кл. Е04В 5/02, 1988 г., принятое заявителем за прототип. Оно содержит армированные сетками коробчатые вкладыши, установленные на армированный бетонный слой стенками, имеющими скосы у основания и выступы на боковых поверхностях, бетон замоноличивания швов между вкладышами, арматурные сетки выполнены с отгибами, заведенными в стенки коробчатых вкладышей, скосы у основания стенок размещены с внешней стороны вкладышей, а ширина швов между вкладышами определена в зависимости от , где 1 и h - соответственно меньший пролет и высота перекрытия, м; g - погонная нагрузка, кг/м; М - марка бетона.
Недостатками известного железобетонного перекрытия являются высокая себестоимость, материалоемкость и вес.
Эти недостатки являются причиной того, что высокая себестоимость, материалоемкость и вес обусловлены слишком большим расходом материалов из-за необходимости усиления конструкции из-за ее громоздкости.
Известно принятое за прототип сборно-монолитное перекрытие (см. патент РФ №2199635, МПК Е04В 5/02, опубл. 2003.02.27), содержащее вкладыши, арматурные каркасы и сетки, вкладыши выполнены из легкого бетона в виде усеченной пирамиды высотой не более толщины перекрытия, причем каждый вкладыш снабжен монтажными выпусками в виде пространственной конструктивной арматуры из трех петель, две из которых лежат в одной плоскости и выходят за тело вкладыша, а третья размещена в плоскости, перпендикулярной к плоскости двух других, и выходит за тело вкладыша или размещена внутри него.
Недостатками известного технического решения «Сборно-монолитное перекрытие» являются высокий собственный вес и себестоимость, вызванная достаточно сложным монтажом, т.е. оно сложно в изготовлении и армировании в условиях строительной площадки, кроме того, оно имеет низкую жесткость, значительно снижающую его долговечность.
Данный недостаток обусловлен тем, что вкладыши, которые выполнены из легкого бетона в виде усеченной пирамиды высотой не более толщины перекрытия, снабжены монтажными выпусками в виде пространственной конструктивной арматуры из трех петель, две из которых лежат в одной плоскости и выходят за тело вкладыша, а третья размещена в плоскости, перпендикулярной к плоскости двух других, и выходит за тело вкладыша, требуют специального транспорта при перевозке и монтаже. Кроме того, вкладыши имеют значительный вес и низкие теплозвукоизоляционные качества. Низкая жесткость и долговечность такого перекрытия обусловлена стыками двух марок бетона (тяжелым и легким), т.е. стыками двух материалов, имеющих различные деформационные характеристики, что вызывает с течением времени появление микротрещин по границе стыков вкладышей и тяжелого бетона.
Технический результат заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения» заключается в снижении себестоимости и упрощении способа возведения и армирования перекрытия в условиях строительной площадки, а также в снижении собственного веса монолитного перекрытия и повышении его несущей способности, повышении тепло- и звукоизоляционных свойств перекрытия, упрощении конструкций перекрытий зданий для малоэтажного строительства при одновременном снижении себестоимости непосредственно конструкции монолитного перекрытия, материалоемкости, веса и увеличении жесткости, долговечности и прочности.
Поставленный технический результат достигается тем, что известная конструкция монолитного перекрытия, содержащего вкладыши, арматурные каркасы и сетки, согласно изобретению содержит верхнюю и нижнюю расположенные в горизонтальных плоскостях проволочные сетки, между которыми расположены ряды каркаса, чередующиеся с вкладышами, выполненными из пенополистирола, пространство между которыми заполнено бетоном, причем нижняя проволочная сетка устанавливается на дополнительно установленные по периметру стен прямоугольные уголковые металлические сетки, выполняющие роль анкеров, сетки могут быть выполнены из полимера, пенополистирольные вкладыши выполнены в форме параллелепипедов, ряды каркаса выполнены в виде решетчатой пространственной балки из стальных прутков, образующих взаимосвязанные последовательно расположенные плоскости жесткости с заданным шагом и углом наклона внутри пространства, ограниченного параллельно разнесенными продольными стержнями, ряды каркаса могут быть выполнены плоскими.
При этом способ возведения перекрытия, включающий 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.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от аналогов и прототипа выполнение заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения» в виде верхней и нижней арматурных сеток, расположенных в параллельных плоскостях, между которыми расположены ряды каркаса, чередующиеся с пенополистирольными вкладышами, вносит ощутимую легкость в конструкцию монолитного перекрытия, ее тепло- и звукоизоляционные свойства и, одновременно, снижая ее вес, поскольку пенополистирольные вкладыши, имеющие небольшой вес и занимающие значительный объем, не только снижают в целом вес конструкции монолитного перекрытия (пространство, занимаемое пенополистирольными вкладышами, могли занимать бетон с металлическим каркасом), но и значительно снижают себестоимость всех строительных работ при возведении монолитных перекрытий жилых и других зданий, в том числе и при возведении монолитных перекрытий, например, в малоэтажном строительстве, поскольку снижение объема пространства, занимаемого бетоном и каркасом, исключают стоимость как самих материалов (в частности, бетона), так и дополнительных строительно-монтажных работ. При всем этом не только упрощается конструкция монолитного перекрытия здания для малоэтажного строительства, т.е. непосредственно армирование в условиях строительной площадки, но и одновременно повышается несущая способность монолитного перекрытия, увеличивается жесткость конструкции за счет установки нижней арматурной сетки на прямоугольные угловые сетки, выполняющие роль анкеров, установленные по периметру внутренних стен. Способ возведения такого перекрытия в отличие от аналогов и прототипа исключает применение грузоподъемной техники. Жесткость и долговечность такого монолитного перекрытия возрастает, а способ его возведения и армирования перекрытия в условиях строительной площадки значительно упрощается и сокращается по времени в дополнение ко всему и за счет того, что каркас на поверхность нижней части перекрытия устанавливают сразу же после заливки последнего бетоном, не дожидаясь его схватывания, при этом каркас и вкладыши схватываются с еще незастывшей бетонной смесью, что обеспечивает четкое их расположение, исключающее сдвиги, которые могут повлиять на жесткость, прочность и долговечность. Установка каркаса на поверхность нижней части перекрытия с возможностью запуска этого каркаса на возведенную стену, например кирпичную стену, в совокупности признаков также увеличивает жесткость и долговечность перекрытия и снижает трудоемкость способа в целом, уменьшая его себестоимость. В случаях возведения стен с несъемной опалубкой каркас на поверхность нижней части перекрытия могут устанавливать с запуском на возведенную несъемную опалубку стены, это тоже способствует улучшению перекрытия в условиях строительной площадки без повышения его веса с сохранением высокой жесткости, прочности и долговечности.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения», позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными признакам заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения», а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» согласно действующему законодательству.
По мнению заявителя, сущность заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения» не следует явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения» критерию "изобретательский уровень".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения», может быть многократно использована в производстве аналогичных конструкций перекрытия с получением технического результата, заключающегося в повышении функциональных и эксплуатационных качеств, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемого изобретения «Конструкция монолитного перекрытия и способ его возведения» поясняется примером конкретного выполнения, где:
На фиг.1 показано размещение вкладышей перекрытия с арматурными каркасами и сетками;
- на фиг.2 показана часть перекрытия в разрезе по а-а фиг.1;
- на фиг.3 изображено сечение конструкции перекрытия с прямоугольными угловыми сетками, установленными по периметру внутри стен при кирпичном возведении последних;
- на фиг.4 показана часть перекрытия в разрезе по В-В по фиг.3;
- на фиг.5 изображено сечение конструкции перекрытия с прямоугольными угловыми сетками, установленными по периметру стен с несъемной опалубкой.
Конструкция монолитного перекрытия содержит металлические проволочные (можно полимерные или арматурные) сетки: нижнюю 1 и верхнюю 2, которые расположены в параллельных горизонтальных плоскостях. Между проволочными сетками нижней 1 и верхней 2 расположены ряды каркаса 3, чередующиеся с вкладышами 4, выполненными из пенополистирола, например в форме параллелепипеда, пространство между которыми заполнено бетоном 5. Нижняя арматурная сетка 1 устанавливается на выполняющие роль анкеров прямоугольные угловые сетки 6, непосредственно на их горизонтальные составляющие 7, а вертикальные составляющие 8 упомянутых прямоугольных угловых сеток 6 устанавливаются по периметру внутренних стен 9. Горизонтальные составляющие 7 прямоугольных угловых сеток 6 как бы опираются на плоскую фанерную съемную опалубку 10, которую устанавливают на стойки 11 перед возведением монолитного перекрытия. Ряды каркаса 3 могут быть выполнены в виде решетчатой пространственной балки из стальных прутков, образующих взаимосвязанные последовательно расположенные плоскости жесткости с заданным шагом и углом наклона внутри пространства, ограниченного параллельно разнесенными продольными стержнями (иногда каркас выполняют плоским).
Возведение конструкции монолитного перекрытия осуществляется в следующей последовательности.
На месте возведения (монтажа) монолитного перекрытия сначала на соответствующих стойках 11 выставляется в рабочее положение обычная плоская горизонтальная съемная опалубка 10 для монолитного перекрытия, например плоские горизонтальные щиты из фанеры. После установки съемной в дальнейшем съемной опалубки 10 в рабочее положение на уровне торцевых частей 12, возведенных до нужной высоты стен 9 по периметру лицевых граней возведенных стен, дополнительно устанавливают прямоугольные уголковые сетки 6, выполняющие роль анкеров, таким образом, что горизонтальными составляющими 7 их укладывают на съемную опалубку 10, а вертикальными составляющими 8 их закрепляют, если стены выполнены с несъемной опалубкой на внешней (или, если стены выполнены кирпичной кладкой, - на внутренней) части возведенных стен 9. Затем сверху на опалубку, непосредственно на горизонтальные плоскости прямоугольных угловых сеток, выполняющих роль анкеров, укладывают нижнюю плоскую проволочную сетку 1 с соблюдением защитного слоя 13 между нижней плоской проволочной сеткой 1 и съемной фанерной опалубкой 10 с последующей заливкой бетоном 5 мелкой фракции толщиной 30 мм горизонтальных составляющих 7 прямоугольных угловых сеток 6, выполняющих роль анкеров, и нижней проволочной сетки 1, образуя легкую и жесткую, так называемую, нижнюю часть 14 перекрытия. После заливки бетоном 5 нижней части 14 перекрытия сразу же, не дожидаясь схватывания бетона 5, на его поверхность устанавливают каркас 3 с запуском по верхним торцам 12 возведенных стен 9, при этом элементы каркаса чередуют с вкладышами 4, выполненными из пенополистирола, после чего укладывают верхние плоские проволочные сетки 2 и пространство между упомянутыми пространственным каркасом и вкладышами, выполненными из полистирола, заполняют бетоном.
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, с хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.