Строительная система перекрытия
CONSTRUCTION FLOORING SYSTEM

Предлагаемое изобретение относится к области строительства, в частности, к возведению конструкций, содержащих в качестве горизонтальных несущих элементов железобетонные плиты, а именно плиты перекрытия, имеющие в качестве конструктивных элементов отверстия и/или пространства, предназначенные как для облегчения конструкции, так и для прокладки инженерных сетей. Под инженерными сетями здесь и далее подразумеваются внутренние инженерные сети: домовые электросети; коммуникации для подачи отопления и воды; вентиляция и кондиционирование; газоснабжение; телефонные, сигнализационные и другие кабельные системы и тому подобное.
Из уровня техники известно большое количество решений, относящихся к плитам перекрытий подобного типа.
Авторское свидетельство СССР 1406320, Составной строительный блок, 30.06.1988, раскрывает блок, состоящий из нижних, промежуточных и верхних панелей с профильными выступами на обращенных друг к другу сторонах, образующих при соединении каналы для размещения кабелей.
Недостатком этого решения является необходимость и сложность точного позиционирования плит относительно друг друга, полная невозможность внесения изменений в монтированные инженерные сети после завершения работ, возможность прокладки инженерных сетей только в одном направлении, кроме этого, требуется большой расход бетона на конструкцию.
Известна многопустотная керамзитобетонная плита перекрытия с повышенной анкеровкой арматуры, по патенту на полезную модель РФ №133548, 14.05.2013.
Модель описывает многопустотную предварительно напряженную керамзитобетонную плиту перекрытия с повышенной анкеровкой арматуры, содержащей тело плиты, в котором выполнены внутренние пустоты, ориентированные вдоль него, и рабочую арматуру из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, при этом приопорные участки тела плиты выполнены из керамзитобетона с добавлением металлической фибры или фибры из композитных материалов.
Недостатком данного решения является отсутствие возможности прокладки инженерных сетей в образованных внутренних пустотах в поперечном направлении, необходимость последующего бетонирования шва между смежными плитами; отсутствует возможности вести монтаж элемента на поперечные балки без образования выступающей части (заподлицо).
Также необходимо отметить, что в аналогичных плитах без опалубочного формирования нет возможности обеспечить равномерность выгиба конструкции от предварительного обжатия.
Габариты элементов во всех приведенных источниках обладают меньшей шириной и меньшей геометрической гибкостью, из-за чего возникает необходимость проводить больше монтажных операция, что снижает скорость монтажа.
Известен блок перекрытия - полезная модель ПМ РФ 18547, 28.12.2000, в виде параллелепипеда, выполненного из керамики и содержащего наружные верхнюю, нижнюю и боковые грани с симметричными скосами в верхней части и внутреннюю изоляционную часть, выполненную из продольных и поперечных керамических стенок с равной толщиной по периметру и разделенных друг от друга продольными и поперечными керамическими перемычками сквозных пустот, которые размещены в виде вертикальных пустотных рядов, выполненных из основных и доборных пустот прямоугольного сечения с одинаковой шириной, у которых большие стороны расположены параллельно вертикальной оси блока перекрытия, а наружные боковые грани блока перекрытия в нижней части имеют прямоугольные боковые уступы, расположенные по всей его ширине, при этом внутренняя изоляционная часть блока перекрытия имеет также центральные прямоугольные сквозные отверстия под захваты для его перемещения, расположенные большей стороной параллельно горизонтальной оси блока перекрытия и симметрично его вертикальной оси.
Недостатками данного блока являются, во-первых, отсутствие возможности проведения инженерных сетей и, во-вторых, невозможность его использования в качестве горизонтального несущего элемента; блок применим только для конструкций с ограниченным пролетом, а скорость монтажа - низкая.
Наиболее близким решением является Патент Китая CN 2407059, «Предварительно напряженная многослойная плита пола», 1999-12-14.
Решение направлено на увеличение целостности и ударопрочности подобных плит. Плита является многослойной, то есть сборной и содержит круглые, эллиптические или другой формы отверстия, также содержит покрывающий слой и элемент для частичного соединения проемов, предназначенный для увеличения поперечной жесткости плиты.
Недостатками данного блока является, во-первых, невозможность проведения инженерных сетей или, как минимум, невозможность внесения изменений в уложенные инженерные сети после завершения работ и, во-вторых, большой расход бетона на конструкцию.
Технической результатом изобретения является создание строительной системы перекрытия, не содержащей вышеуказанных недостатков; обеспечивающей эффективное использование материалов и облегчение конструкции; обеспечивающей быстрый монтаж за счет используемых типов крепления плиты; обладающей большей несущей способностью по сравнению со стандартными узлами опирания сборных плит перекрытия ПБ и ПК. Также техническим результатом является то, что при создании строительной системы перекрытия исключены мокрые процессы (бетонирование швов между плитами), а система обеспечивает возможность простой прокладки и дальнейшего изменения инженерных сетей как в продольном, так и в поперечном, а также в комбинированном и вертикальном направлении. Также техническим результатом является обеспечение связи элементов плиты друг с другом для передачи горизонтальной нагрузки (например, ветровой), без применения дополнительных закладных изделий.
Система проиллюстрирована рядом чертежей, на которых показаны:
Фигура 1 - вид плиты в разрезе;
Фигура 2 - вид плиты сверху;
Фигура 3 - вид плиты сбоку
Фигура 4 - вид системы в разрезе;
Фигура 5 - различные варианты выполнения плиты (в разрезе);
Фигура 6 - соединение плит между собой (в разрезе);
Фигура 7 - аксонометрический вид плиты.
Фигура 8 - система, состоящая из одной плиты и одной плиты перекрытия
На фигурах обозначены следующие позиции:
1 - Плита;
10 - нижняя пластинчатая часть
11 - верхняя пластинчатая частей
12 - балка
13 - балка
14 - внутренний угол
15 - уступ
2 - плита перекрытия
3 - отверстия круглого типа
4 - отверстия прямоугольного типа
Данный технический результат достигается за счет выполнения строительной системы перекрытия сложной формы, состоящей как минимум из одного однотипного элемента - плиты 1, состоящей из верхней 11 и нижней 10 пластинчатых частей и двух балок 12 и 13, соединяющих верхнюю и нижнюю пластинчатую части 10 и 11. При этом ширина верхней пластинчатой части 11 плиты меньше ширины нижней пластинчатой части 10, а длина либо только верхней пластинчатой части плиты 11, либо как верхней пластинчатой части плиты 11, так и верхней части обоих балок 12 и 13 больше длины нижней пластинчатой части 10; обе пластинчатые части 10 и 11 выполнены прямоугольной в плане формы - либо построены на основе прямоугольника (в плане).
Также в систему входит плита перекрытия 2, которая при установке, составляет единую плоскость с верхней пластинчатой пластиной 11 плиты 1.
С другой стороны, более предпочтительным вариантом реализации изобретения является конструкция системы, при которой технический результат достигается за счет выполнения строительной системы перекрытия сложной формы, состоящей из по меньшей мере двух однотипных элементов - плит 2, также состоящих, каждая, из верхней 11 и нижней 10 пластинчатых частей части и двух балок 12 и 13, соединяющих верхнюю и нижнюю пластинчатую части. При этом также ширина верхней пластинчатой части 11 плиты меньше ширины нижней пластинчатой части 10, а длина как верхней пластинчатой части 11 плиты, так и части обоих балок 12 и 13 больше длины нижней пластинчатой части; обе пластинчатые части 10 и 11 выполнены преимущественно прямоугольной в плане формы - либо построены на основе прямоугольника (в плане). В данной конструкции в систему также входит, по меньшей мере одна плита перекрытия 2, которая при установке, составляет единую плоскость с верхними пластинчатыми пластинами соседних плит; в случае если в системе содержится три и более плит 2, то количество плит перекрытия 2 преимущественно не менее двух.
Другими словами, при любом варианте конструкции системы нижняя пластинчатая часть 10 выступает за границы балок 12 и 13, и консольно свисает, а верхняя пластинчатая часть 11 расположена между балками 12 и 13; за счет этого, а также за счет присутствия в системе плиты перекрытия 2, в системе перекрытия образуется пространство как между двумя стыкуемыми плитами, так и в самой плите, что уже само по себе позволяет производить прокладку сетей.
Установка плиты перекрытия 2 возможна за счет наличия внутреннего угла 14, образованного соединением балки и верхней пластинчатой части.
Как указано выше, длина верхней пластинчатой части плиты 11 и верхних частей балок 12 и 13 больше длины нижней пластинчатой части 10, за счет чего, по меньшей мере на одном торцевом конце плиты перекрытия, сформирован уступ 15, за счет которого реализуется возможность размещения плиты 1 на вертикальном строительном элементе. Также существует возможность выполнения системы, при котором уступ 15 сформирован за счет превышения над длиной нижней пластинчатой части 10 не совокупности длин верхней пластинчатой части плиты 11 и верхних частей балок 12 и 13, а только длины одной верхней пластинчатой части 11.
Также строительная система характеризуется тем, что фактически каждый из элементов системы: нижняя и верхняя пластинчатые части, плита перекрытия и балки по всей своей плоскости могут иметь по меньшей мере одно сквозное отверстие, предназначенное для обеспечения доступа к последующему облуживанию инженерных сетей.
Форма отверстий непринципиальна, они могут быть выполнены как близкой к круглой форме 3, так и прямоугольной 4, возможно выполнение системы с отверстиями неправильной формы - вид и размер отверстия определяется в каждом конкретном случае исходя из поставленной инженерной задачи.
Также возможно выполнение системы, при котором отверстия могут быть реализованы со сложной внутренней формой
Отверстия 3 и 4 могут быть окончательно сформированы на производстве, однако возможен вариант выполнения, при котором на производстве, в зонах возможной прокладки инженерных коммуникаций, выполняются только границы, очертания данных отверстий - то есть формируется бетонная заглушка в плоскости, а окончательное формирование отверстий, в необходимом для конкретного строения количестве и виде расположения, осуществляется при возведении такого строения - путем демонтирования бетонного заполнителя ударным способом.
Как видно из фигур 2 и 7, нижняя пластинчатая часть 10 может не быть строго прямоугольной, а быть сформированной произвольной формы - одна из ее боковых сторон может быть короче другой, в ней могут быть выполнены, кроме отверстий, как боковые, так и торцевые вырезы; на фигуре не указано, но также разнообразной может быть и форма этих вырезов.
Также возможны варианты выполнения системы, в которой верхняя пластинчатая часть 11 также может не быть строго прямоугольной, а быть сформированной произвольной формы - одна из ее боковых сторон может быть короче другой, в ней могут быть выполнены, кроме отверстий, как боковые, так и торцевые вырезы.
Также возможны варианты выполнения системы, в которой как нижняя, так и верхняя пластинчатые части образованы (в плане) не на основе прямоугольника, то есть их противоположные стороны не обязательно параллельны друг другу.
При применении подобных вариантов системы соответственно меняется как форма, так и габариты используемых плит перекрытия, которые, в свою очередь, также могут иметь боковые и/или торцевые вырезы и отверстия разнообразной формы.
Также необязательным является наличие одной и той же продольной оси для нижней и верхней пластинчатых частей - за счет смещения балок от продольной оси нижней части и соответсвенного смещения верхней части общая форма плиты может быть сформирована как несимметричная.
Как показано на фигуре 8, с торцов плита перекрытия 2 может опираться не только на сами плиты, но и на балки стеновых панелей, что соответствует первой представленной реализации изобретения.
В процессе возведения конструкции, при совмещении двух плит 1 и плиты перекрытия 2 система образует дополнительную полость. Данная полость, в совокупности с имеющимися как в балках, так и в нижней пластинчатой части плиты отверстиями разнообразной формы и размещения позволяет прокладывать инженерные коммуникации любого вида фактически в любых направлениях.
Также предусмотрен вариант реализации конструкции, при котором в случае необходимости, например когда проект требует доборного элемента, отличающегося от других плит своей шириной либо по другим причинам, в котором две балки системы располагаются таким образом, что не образуют, совместно в верхним и нижним пластинчатыми элементами, пространства внутри себя (расстояние между внутренними гранями балок равно нулю, они сопряжены друг с другом). При этом и в данном варианте система сохраняет все свои остальные особенности, как указано выше, балки, как и верхний пластинчатый элемент могут иметь разнообразные сквозные и несквозные отверстия, что и в этом случае исполнения позволяет достичь поставленного технического результата.
Все элементы системы выполняются преимущественно из железобетона, однако возможно применение и других материалов, в частности других видов бетона: газобетон, керамзитобетон и любые другие бетонные смеси с разными типами заполнителя. В случае применения железобетона предпочтителен бетон класса В15, В20…В50, В60…В100.
Габариты всех составных частей непринципиальны для целей настоящего изобретения и не могут быть полностью определены в нем, исходя из того, что с помощью предлагаемого технического решения могут быть реализованы конструкции самых разнообразных форм и размеров, однако преимущественными диапазонами габаритов являются следующие: габаритная ширина одиночной плиты составляет от 1200 до 3200 мм, габаритная длина одиночной плиты составляет от 2400 до 7200 мм, габаритная высота одиночной плиты составляет от 300 до 450 мм; габариты плит перекрытия при этом должны соответствовать вышеуказанным размерам, ее толщина составляет от 60 до 100 мм.
Для изготовления составных частей системы перекрытия используются специальные стальные формы. Данные формы имеют многосоставной характер и обеспечивают создание требуемой геометрии изделия и восприятия усилий предварительного натяжения армирующих элементов {стальные канаты либо канаты из композитных материалов). Для формирования центральных пустот применяются извлекаемые пуансоны, для предотвращения образования пустот на поверхности столов предусмотрены вибраторы. Для обеспечения быстрого набора прочности специализированные формы выполняются с паровым либо водяным подогревом.
Использование строительной системы перекрытия при создании строительной конструкции начинается преимущественно после возведения первого уровня вертикальных элементов и заключается в последовательности следующих этапов:
- размещения на вертикальной несущей конструкции, например на стене или портале и горизонтальной несущей конструкции (балки) первой и последующих плит, последующее закрепление плит друг с другом (преимущественно закрепление производится сваркой между двумя закладными; последующее закрепление плит с элементами вертикальных конструкций.
Затем производится размещение, в соответствии с планом, инженерных сетей и, после их окончания, производится размещение плит перекрытия и финишная обработка системы.