Сборно-монолитное перекрытие

Полезная модель относится к несущим перекрытиям, полностью или частично бетонируемым на строительной площадке и составленным из монолитных и сборных элементов, и может быть использована в строительстве в качестве элемента сборно-монолитных перекрытий зданий и сооружений различного назначения.
Сборно-монолитными называются ребристые железобетонные перекрытия, несъемная опалубка которых собирается из отдельных элементов (балок несъемной опалубки, блоков и пр.) непосредственно на строительной площадке. Сборные элементы несъемной опалубки и другие составляющие перекрытия (арматурные каркасы, закладные элементы) скрепляются между собой в результате бетонирования несъемной опалубки монолитным бетоном.
Известна монолитная балка, выполненная в форме «ласточкиного хвоста», отвечающей полости между двумя отклоненными в разные стороны продольными ребрами смежных железобетонных корытообразных панелей-вкладышей, а монтажные арматурные петли двух смежных железобетонных корытообразных панелей-вкладышей соединены арматурной связью в месте «ласточкиного хвоста» продольных монолитных балок (патент RU 2534552, 2013).
Известна также монолитная железобетонная балка для сборки сборно-монолитного перекрытия, выполненная с поперечным сечением в виде «ласточкиного хвоста» для укладки «панелей-вкладышей» с продольными наклонными и поперечными ребрами жесткости, поперечное сечение монолитных балок, выполненных из фибробетона, имеет вид равнобокой трапеции, боковые стороны которой образуют угол 80-85° с ее нижним основанием (патент RU на полезную модель № 161773, 2016).
Известные железобетонные балки обеспечивают высокую прочность, трещиностойкость и жесткость конструкции. Вместе с тем, монтаж известных перекрытий требует применения специальной строительной техники, характеризуется повышенными трудозатратами и временными затратами, а также значительным весом сборно-монолитного перекрытия, что значительно удорожает строительство. Кроме того, небольшие типоразмеры сборных элементов требуют большого объема монтажных работ.
Известно сталебетонное перекрытие, содержащее вертикально установленные стальные фермы, соединенные между собой в верхней части застывшей бетонной смесью, причем фермы выполнены из элементов С-образного холодногнутого профиля, изготовленного из стального листа толщиной от 0,5 до 3,0 мм, при этом элементы ферм соединены между собой разъемно (патент RU на полезную модель № 110108, 2011).
Известна балка для сборно-монолитного перекрытия, выполненная в форме стальной пространственной фермы и имеет высоту вместе с усиливающим каркасом 0,7-0,95 конструкционной высоты перекрытия (PL 296716, 1994).
Известна многофункциональная модульная маточная балка из конструкционной стали или аналогичного легкого материала U-образного профиля, с отверстиями по всей длине, расположенными на спинке и/или на боковинах и/или по краям, с помощью которых упомянутая маточная балка соединяется со спинкой и/или боковинами и/или краями другой маточной балки - под любым углом (РТ 105569, 2011).
Также известны стальные решетчатые балки, например, по патенту RU № 133549 (2013) или решетчатые балки по патенту RU № 161507 (2015), которые имеют высоту 0,65-0,69 конструкционной высоты перекрытия с возможностью крепления к балкам поперечных распределительных ребер.
Известные металлические балки обеспечивают снижение веса сборно-монолитного перекрытия, сокращают трудозатраты на его изготовление, упрощают монтаж перекрытий, а также возможность использования в строительстве как малоэтажных, так и многоэтажных жилых и общественных зданий и сооружений. Недостатком известных балок является сравнительно низкий уровень несущей способности на больших пролетах (свыше 6 метров), повышенный расход металла, необходимость его антикоррозионной обработки.
Известная конструкция широко используется в домостроении и обеспечивает высокую надежность, прочность и жесткость конструкции. Однако прямоугольная форма бетонного основания требуют выполнение пазов на блоках-вкладышах для надежного сопряжения с бетонным основанием балки. Это существенно сокращает сортамент блоков-вкладышей до пустотелых керамзитобетонных блоков-вкладышей, которые серийно изготавливаются с такими пазами. В отношении других блоков требуется дополнительная механическая обработка, например, для газобетонных блоков, полистиролбетонных блоков, пенополистирольных блоков и иных известных блоков, используемых в домостроении.
Известен железобетонный ригель сборно-монолитного перекрытия, состоящий из бетона, продольной рабочей арматуры и других арматурных стержней и изделий и имеющий прямоугольное поперечное сечение, по всей длине верхней грани имеются петлевые выпуски поперечной арматуры с фиксированным шагом, а по торцам железобетонного ригеля имеются выпуски продольной рабочей арматуры и шпонки треугольного сечения по одной или по две с каждой стороны (патент RU на полезную модель 126722, 2012). Для более жесткого сопряжения железобетонного ригеля с колонной, на верхней грани опорной части железобетонного ригеля имеются прямоугольные или треугольные штрабы для укладки монтажной опорной арматуры.
Наиболее близким к предлагаемому является железобетонный каркас, включающий сборные железобетонные колонны с консолями, несущие ригели таврового сечения с подрезками в торцах для опирания на консоли колонн, настил перекрытия из многопустотных плит и бетон омоноличивания, плиты перекрытия на торцевых гранях имеют подрезки прямоугольной формы, ригель, полки которого размещены снизу, имеет шпонки на боковых поверхностях, выпуски арматуры и закладные детали на боковых гранях подрезки, высота ригеля обеспечивает нахождение на одном уровне нижней грани плиты перекрытия и нижней грани ригеля, верхняя грань ригеля выступает над верхней гранью плиты перекрытия на толщину стяжки, железобетонная колонна имеет закладные детали и горизонтальные шпонки, при монтаже ригеля на консоль колонны закладные детали ригеля и закладные детали на боковых гранях колонны расположены в одной плоскости, бетон омоноличивания узла сопряжения ригель-колонна в зоне выпусков арматуры ригеля и шпонок колонны повторяет контур полки ригеля, образуя полку для опирания плиты перекрытия в створе колонн (патент RU на полезную модель № 130328, 2013).
Известные конструкции сборно-монолитного перекрытия позволяют обеспечить надежное сопряжение железобетонного ригеля с каркасом за счет замоноличивания выпусков арматуры в перекрытии. Вместе с тем, известные конструкции имеют высокую трудоемкость за счет использование сложных опалубочных форм, не обеспечивают возможность простого и эффективного монтажа сборно-монолитного перекрытия с использованием широкого сортамента блоков-вкладышей.
Техническая проблема - повышенные трудозатраты на монтаж сборно-монолитного перекрытия.
Технический результат - сокращение времени и трудоемкости на монтаж часторебристого сборно-монолитного перекрытия при одновременном расширении ассортимента используемых блоков вкладышей.
Заявленный технический результат достигается тем, что заявляется сборно-монолитное перекрытие, содержащее балки для сборно-монолитного перекрытия, блоки-вкладыши, совместно с балками выполняющие функцию несъемной опалубки, арматурную сетку и скрепляющий слой монолитного бетона, при этом балка для сборно-монолитного перекрытия представляет собой объемно-армирующий каркас, части которого соединены друг с другом неразъемно и выполнены из металлической арматуры, нижняя часть объемно-армирующего каркаса забетонирована с образованием монолитного бетонного основания, выполненного в виде бруска, продольная осевая линия которого длиннее поперечной осевой линии, а продольное сечение бетонного основания имеет вид прямоугольника, с двух сторон верхней грани бетонного основания параллельно продольной осевой линии формованием выполнены непрерывные пазы, имеющие Г-образную форму, горизонтальные полки которых образуют опорные поверхности для укладки блоков-вкладышей, объемно-армирующий каркас содержит продольную арматуру, выполненную из арматурных стержней, которые размещены в теле бетонного основания, и поперечную арматуру, которая выполнена в виде петлевых выпусков по всей длине верхней грани бетонного основания с фиксированным шагом, блоки-вкладыши боковыми гранями сопряжены с непрерывными пазами бетонного основания соответствующих балок, образуя несъемную опалубку, на которую сверху уложена арматурная сетка, скрепленная с несъемной опалубкой слоем монолитного бетона, заливаемого в месте возведения объекта строительства.
В качестве объемно-армирующего каркаса используют тригон, представляющий собой треугольную решетчатую ферму, которая широко используется в домостроении. Продольная арматура представлена стальными арматурными стержнями, размещенными в теле бетонного основания параллельно продольной осевой линии, и смещены относительно нее к боковым граням бетонного основания, образуя нижний арматурный пояс объемно-армирующего каркаса. Поперечная арматура представлена стальными петлевыми выпусками, выступающими над верхней гранью бетонного основания. Каждый петлевой выпуск представлен двумя петлями, выполненными из гнутых стальных арматурных стержней и соединенными друг с другом вершинами. Нижние части петель соединены с соответствующими арматурными стержнями продольной арматуры нижнего арматурного пояса. Соединения частей объемно арматурного каркаса выполнено сваркой. Выступающие над бетонным основанием верхние части петлевых выпусков по всей длине продольной осевой линии соединены с продольным арматурным стержнем, образуя верхний арматурный пояс. За счет изменения высоты объемно-армирующего каркаса и диаметра его арматуры меняют несущую способность перекрытий и размеры перекрываемых пролетов. Для обеспечения необходимой несущей способности балочного перекрытия нижний арматурный пояс может быть усилен дополнительной продольной рабочей арматурой, которая устанавливается при изготовлении балки. Диаметр дополнительной продольной рабочей арматуры нижнего арматурного пояса может варьироваться от 6 до 18 мм.
Бетонное основание в виде бруска имеет предпочтительно ширину 120-150 мм и толщину 40-55 мм, в которое частично забетонирован нижний арматурный пояс объемно-армирующего каркаса. Для изготовления бетонного основания используют бетон не ниже класса В20.
Непрерывные пазы Г-образной формы с обеих сторон бетонного основания для создания опорной поверхности для укладки блоков-вкладышей изготавливают методом формования при изготовлении балки. В бетонном основании горизонтальные полки Г-образного паза предпочтительно имеют длину 20 мм. Вертикальная и горизонтальная полки Г-образного паза могут иметь равную длину или полки могут иметь разную длину. В любом случае полки Г-образного паза должны обеспечивать возможность взаимодействия с гранями блоков-вкладышей и опирания их на опорную поверхность балки.
Блоки-вкладыши представляют собой конструкции, которые по двум сторонам балки сопрягаются с ее непрерывными пазами Г-образной формы, могут быть изготовлены из различных материалов - полистиролбетонные блоки, пенополистирольные блоки, блоки из ячеистого бетона, блоки из отсева - пескоблоки, пенобетонные блоки, керамзитобетонные блоки, газобетонные блоки и др.
Для заявляемой балки могут быть использованы блоки-вкладыши, которые имеют обычную форму, имеющую прямоугольное сечение в поперечном направлении, и не требует подготовки сопрягаемых с балкой частей путем формирования пазов или иных фигурных частей или имеют Т-образное основание. Это значительно расширяет возможности создания несъемной опалубки для монолитной части перекрытия, обеспечивает возможность термическое сопротивление, звукопоглощение и др.
Арматурная сетка и скрепляющий слой бетона используются в соответствии с принятыми нормами возведения сборно-монолитного перекрытия.
Сравнение заявляемой полезной модели с наиболее близким устройством позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна», поскольку по сравнению с прототипом она характеризуется следующими отличительными признаками:
- сборно-монолитное перекрытие содержит балки для сборно-монолитного перекрытия, блоки-вкладыши, совместно с балками выполняющие функцию несъемной опалубки, арматурную сетку и скрепляющий слой монолитного бетона;
- балка для сборно-монолитного перекрытия представляет собой объемно-армирующий каркас, части которого соединены друг с другом неразъемно;
- объемно-армирующий каркас содержит поперечную арматуру, которая выполнена в виде петлевых выпусков по всей длине верхней грани бетонного основания с фиксированным шагом и забетонированное монолитное основание с продольной арматурой;
- основание балки имеет вид прямоугольника, с двух сторон верхней грани бетонного основания параллельно продольной осевой линии формованием выполнены непрерывные пазы, имеющие Г-образную форму, горизонтальные полки которых образуют опорные поверхности для укладки блоков-вкладышей;
- блоки-вкладыши боковыми гранями сопряжены с непрерывными пазами бетонного основания соответствующих балок, образуя несъемную опалубку;
- сверху на несъемную опалубку уложена арматурная сетка;
- несъемная опалубка и арматурная сетка скреплены слоем монолитного бетона, заливаемого в месте возведения объекта строительства.
Отличительные признаки в совокупности с остальными признаками заявляемой балки по сравнению с прототипом позволяет обеспечить достижение заявленного технического результата - расширение ассортимента блоков-вкладышей, поскольку Г-образный паз позволяет укладывать блоки-вкладыши, имеющие прямоугольные грани. Наличие непрерывных пазов одновременно позволяет сократить время и трудоемкость на монтаж часторебристого сборно-монолитного перекрытия за счет облегчения технологической операции укладки блоков вкладышей. В промышленности основная масса блоков-вкладышей имеет форму параллелепипеда, что позволяет укладывать выпускаемые промышленностью блоки без их дополнительной механической обработки, например путем подрезки. Блоки-вкладыши могут иметь Т-образное основание, формирование которого не требует значительных материальных и трудозатрат. Непрерывные пазы Г-образной формы на основании балки позволяют реализовать различные способы укладки широкого ассортимента блоков-вкладышей с минимальными трудозатратами.
Используемая в заявляемой конструкции балка позволяет обеспечить сокращение времени и трудоемкости на монтаж часторебристого сборно-монолитного перекрытия за счет снижения трудоемкости на объем арматурных и подготовительных работ и
уменьшения числа используемых технологических опор (инвентарные стойки или деревянные бруски).
Заявляемая балка может быть изготовлена из известных материалов известными способами, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».
Заявляемая балка иллюстрируется следующими чертежами.
На Фиг. 1 показана заявляемая балка для сборно-монолитного перекрытия(общий вид);
На Фиг. 2 - то же в поперечном разрезе
На фиг. 3 показана заявляемая балка для сборно-монолитного перекрытия с дополнительной рабочей арматурой нижнего арматурного пояса (общий вид);
На Фиг. 4 – то же в поперечном разрезе;
На фиг. 5 показана балка с блоками-вкладышами в форме параллелепипеда (общий вид);
На Фиг. 6 – то же в поперечном разрезе;
На фиг. 7 показана балка с блоками–вкладышами с Т-образным основанием (общий вид);
На Фиг. 8- то же в поперечном разрезе;
На Фиг. 9 показана схема формирования заявляемой балки для сборно-монолитного перекрытия.
Заявляемая балка содержит объемно-армирующий каркас, состоящий из поперечной стальной арматуры 1, которая выполнена в виде петлевых выпусков, и нижней части, которая образует нижний арматурный пояс, выполненный из продольных стальных арматурных стержней 2. Петлевые выпуски поперечной арматуры 1 выполнены с фиксированным шагом, вершины петлевых выпусков соединены сварным швом со стальным арматурным стержнем 3, образуя верхний арматурный пояс. Нижняя часть поперечной арматуры соединена сварным швом с продольными стальными арматурными стержнями 2. Нижняя часть объемно-армирующего каркаса забетонирована с образованием монолитного бетонного основания 4, выполненного в виде бруска, продольная осевая линия которого длиннее поперечной осевой линии. С двух сторон верхней грани бетонного основания 4 параллельно его продольной осевой линии выполнены непрерывные пазы 5, имеющие Г-образную форму, горизонтальные полки которых образуют опорные поверхности для укладки блоков-вкладышей 6 и 7. Блоки-вкладыши 6 имеют форму параллелепипеда, а блоки-вкладыши 7 имеют Т-образное основание. Нижний арматурный пояс может быть усилен дополнительной рабочей арматурой в виде продольных арматурных стержней 8, которые не имеют соединения с элементами объемно армирующего каркаса.
Заявляемую балку получают следующим способом.
Согласно карты производственного размещения первоначально осуществляют расстановку и подготовку системы жесткой технологической оснастки 9 (Фиг.10), в которую устанавливают  формообразующие элементы 10 опалубки  с последующем их скреплением между собой для предотвращения протекания бетонной смеси до основной технологической части. Производят установку вспомогательных элементов 11(«чопиков»), имеющих желоба для установки и позиционирования  нижнего армирующего пояса в виде стальных арматурных стержней 2 и дополнительных продольных арматурных стержней 8 в области разметки согласно длинам балок. После чего осуществляют бетонирование собранной конструкции балки для сборно-монолитного перекрытия. Бетонирование осуществляют согласно техническим условиям предприятия бетоном не ниже расчетного класса по прочности, в области 12, показанной на Фиг. 10. При помощи формообразующих элементов 10 формируют пазы 5 в бетонном основании 4 балки.
Заявляемое устройство используют следующим способом.
Балки для сборно-монолитных перекрытий укладывают на очищенную, предварительно выровненную горизонтальную поверхность стены (ригеля) с фиксированным шагом в зависимости от размеров газобетонных или пенополистирольных или иных блоков-вкладышей 6, 7. В процессе монтажа при пролете более 3-х метров основание 4 балки подпираются инвентарными стойками или деревянными брусками. Между смежными балками на горизонтальные полки Г-образных пазов 5 укладываются блоки-вкладыши 6 или 7, как показано на Фиг. 5 - Фиг. 8. Монтаж блоков-вкладышей 6, 7 производится вручную или с применением малой механизации. После монтажа сборных элементов перекрытия на блоки-вкладыши 6, 7 укладывается арматурная сетка (не показана) из стали В500С (ГОСТ Р 52544-2006). Сборная конструкция перекрытия выполняет функцию несъемной опалубки перекрытия, на которую заливается скрепляющий слой монолитного бетона (не показан) не ниже класса В20 (М250) - бетонная диафрагма.
Использование заявляемой балки для сборно-монолитных перекрытий позволяет расширить ассортимент монолитных ребристых плит с высокой несущей способностью при минимальном ее весе. Кроме того, использование заявляемой балки позволяет произвести монтаж без использования кранового оборудования; сократить затраты на монтаж перекрытия; произвести окончательную обработку элементов (укоротить, подрезать) непосредственно на стройплощадке; за счет расширения ассортимента блоков-вкладышей позволяет обеспечить улучшенные показатели теплопроводности и звукоизоляции; а также позволяет использовать заявляемую балку для перекрытий стеновых конструкций сложной формы с выступами и эркерами, реализовав различные планировочные решения; отказаться от применения стяжки для выравнивания основания.