Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода
Предложение относится к области строительства. Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода включает соединенные между собой секции пространственного арматурного каркаса образованного из нижнего и верхнего рядов продольных стержней, расположенных внутри набора плоских рамок поперечной арматуры. Продольные стержни размещены в арматурном каркасе с возможностью соосной стыковки отдельных секций с помощью механических устройств, а рамки поперечной арматуры отдельной секции жестко связаны между собой посредством дополнительных продольных стержней. 4 з.п.ф., 4 ил.
Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при возведении покрытий с пролетами различной длины, в том числе при сооружении железобетонных конструкций атомных электростанций.
Известна строительная конструкция для плиты перекрытия или свода, включающая армирующие элементы в виде отдельных стержней, состыкованных муфтами (см. И.Н.Тихонов «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», Пособие по проектированию, раздел 6.6 «Механические стыковые соединения», Москва, НИЦ «Строительство», 2007, стр.41).
Использование таких конструкций распространено в настоящее время в промышленном строительстве, в частности, при возведении главных корпусов и вспомогательных объектов атомных электрических станций.
Известна строительная конструкция для плиты перекрытия или свода, включающая армирующий каркас, содержащий верхний и нижний ряды продольной арматуры и поперечную арматуру в виде стяжек (см. «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)», Москва, Стройиздат, 1978, стр.20, рис.126).
При изготовлении данной строительной конструкции, например, в виде свода, вначале устанавливают и связывают нижний ряд арматуры, при этом кладут на опалубку арматуру двух направлений и связывают ее вязальной проволокой.
Затем устанавливают подставки под верхнюю арматуру и выкладывают верхний ряд арматуры. Следует отметить, что каждый стержень диаметром 40 мм, длиной 9 м, весом 100 кг укладывают и связывают вручную. В процессе укладки выполняют все стыковые соединения (муфтовые или сварные).
В последнюю очередь устанавливают поперечную арматуру в виде стяжек, причем каждую стяжку необходимо поставить в нижней части свода шагом 20×20 см в каждое пересечение арматуры. Диаметр и шаг стяжек определяют расчетом, длина концов стяжек составляет от 6 до 12 диаметров стяжки.
Недостатком известной конструкции является то, что ее монтаж крайне трудоемок, при больших диаметрах арматуры и стяжек не удается установить стяжки в ячейку арматуры, приходится в одно пересечение арматуры вместо одной стяжки диаметром 20-25 мм устанавливать по две меньшего диаметра, например, диаметром 14 мм.
Это увеличивает сроки строительства и влияет на качество строительной конструкции.
Также недостатком является то, что нижние концы стяжек не заведены внутрь ядра бетонного сечения, что не соответствует требованиям пункта 3.53 строительных норм и правил СНиП П-7-81 «Строительство в сейсмических районах».
Известна также строительная конструкция для плит перекрытия или свода, включающая жесткий сварной армирующий каркас (см. М.К.Бородич и др. «Строительные конструкции», Москва, Издательство литературы по строительству, 1971, стр.113-114, рис.10.1б).
Недостатком известной конструкции является то, что положение арматуры в каркасе строго определено размером каркаса, при этом продольная арматура не может быть смещена. Такой каркас не пригоден для муфтовых соединений, так как трудно обеспечить идеальную соосность стыкуемых стержней каркаса.
Процесс изготовления строительной конструкции является трудоемким и энергозатратным, так как требуется большое количество сварочных работ.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является строительная конструкция большого пролета, включающая пространственный арматурный каркас (см. патент FR 
2835859, Е04С 5/06, 2003).
В известном решении каркас состоит из соединенных между собой основной и подвижной секций, каждая из которых имеет продольные стержни и поперечную арматуру в виде набора рамок прямоугольной формы, зафиксированных на продольных стержнях с помощью сварки.
Между указанными секциями расположена промежуточная (плавающая) секция из подвижных рамок и продольных арматурных стержней.
Данная строительная конструкция, благодаря наличию промежуточной (плавающей) секции, может иметь различную, легко изменяемую длину за счет удлинения пролета между секциями, что позволяет применять его для армирования бетонных конструкций большого пролета.
Строительная конструкция легко адаптируется к условиям хранения и транспортировки и может храниться и транспортироваться при условии минимальной длины.
Недостатком данной конструкции является жесткая фиксация поперечной арматуры с продольной арматурой основной и подвижной секций. Такая конструкция не пригодна при использовании муфтовых соединений с соседними каркасами или при выполнении соединений выпусками из ранее забетонированных конструкций.
Указанная конструкция предполагает, что поперечная арматура средней промежуточной секции должна быть установлена вручную на требуемом расстоянии, а продольная арматура соединена с арматурой крайних секций.
При стандартной длине арматуры размером 9 м такой каркас будет включать основную неподвижную секцию длиной 9 м, при этом промежуточную секцию весом 100-150 кг следует выдвинуть и установить вручную, что не представляется возможным, а жестко зафиксированное положение продольной арматуры в каркасе не позволяет использовать стыковые муфтовые соединения.
Технической задачей заявляемой полезной модели является создание строительной конструкции, пригодной для динамических нагрузок и имеющей повышенную технологичность, как в производстве, так и при сборке, позволяющую снизить трудоемкость монтажа и значительно сократить объем сварочных работ.
Технический результат заявляемого решения заключается в расширении функциональных возможностей строительной конструкции за счет внецентренно сжатых и изгибаемых плит или сводов различной длины пролета.
Для достижения указанного технического результата в строительной конструкции для плиты перекрытия или свода, включающей соединенные между собой секции пространственного арматурного каркаса, образованного из нижнего и верхнего рядов продольных стержней, расположенных внутри набора плоских рамок поперечной арматуры, согласно предложению, продольные стержни размещены в арматурном каркасе с возможностью соосной стыковки отдельных секций с помощью механических устройств, а рамки поперечной арматуры отдельной секции жестко связаны между собой посредством дополнительных продольных стержней.
Также, согласно предложению, продольные стержни отдельных секций арматурного каркаса соосно состыкованы с помощью муфт, а дополнительные продольные стержни размещены вне рамок поперечной арматуры и расположены в два ряда по высоте рамок.
При этом верхний ряд дополнительных продольных стержней расположен на расстоянии 100-120 мм от верхнего ряда основных продольных стержней.
Сочетание в одном техническом решении таких существенных признаков как равнопрочное соединение рабочей продольной арматуры разных секций с помощью муфт, а также выполнение поперечной арматуры в виде набора рамок, надежно заанкеренных в бетоне ядра сечения, позволяет использовать строительную конструкцию при динамических нагрузках (сейсмика, падение самолета и др.).
Помимо этого, строительная конструкция может применяться для внецентренно сжатых и изгибаемых плит перекрытий или сводов больших пролетов и при относительно небольших пролетах, где технологично применение каркасов с муфтовыми соединениями рабочей продольной арматуры, требующими большой точности при выполнении стыка.
За счет того, что рабочая продольная арматура не приварена к поперечным рамкам, а свободно размещена во внутреннем пространстве секции, при монтаже плит перекрытий или сводов, например больших пролетов, для соединения отдельных секций в одно целое соответствующие продольные стержни могут быть легко состыкованы соосно с точностью, заданной применяемым типом механического стыка.
Следовательно, заявляемая строительная конструкция полностью удовлетворяет требованиям подвижности продольной арматуры, соединяемой соосно на муфтах, требованиям охвата ее поперечной арматурой, надежно заанкеренной в бетон, при этом она имеет повышенную технологичность и пригодна для динамических нагрузок.
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид арматурного каркаса строительной конструкции в аксонометрии; на фиг.2 изображен поперечный разрез секции арматурного каркаса строительной конструкции; на фиг.3 схематично представлен вариант транспортировки секции арматурного каркаса; на фиг.4 представлен пример конкретного выполнения строительной конструкции в виде свода.
Следует учесть, что на чертежах представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа предложения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Строительная конструкция для плит перекрытия или свода выполняется из железобетона и содержит пространственно жесткий металлический арматурный каркас, который в зависимости от длины пролета может включать несколько секций, соединенных между собой.
Каждая секция арматурного каркаса выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда и образована из двух рядов (нижнего и верхнего) рабочих продольных стержней 1 и поперечной арматуры 2, выполненной в виде набора плоских рамок прямоугольной формы (фиг.1).
Каждая рамка поперечной арматуры 2 собрана из четырех взаимно перпендикулярных стержней с помощью контактной сварки (фиг.2).
Нижний и верхний ряды рабочих продольных стержней 1 размещены в секции арматурного каркаса свободно, без жесткой фиксации к поперечной арматуре 2, следовательно, с возможностью смещения, как вдоль, так и поперек секций.
На период транспортировки верхний ряд может быть связан в пучок, и вся секция с поперечной арматурой 2 будет доставлена на строительную площадку (фиг.3).
Рамки поперечной арматуры 2 отдельной секции жестко связаны между собой посредством дополнительных конструктивных (монтажных) продольных стержней 3, зафиксированных с помощью сварки.
Для удобства в нашем примере конкретного выполнения дополнительные продольные стержни 3 размещены вне рамок поперечной арматуры 2 и расположены в два ряда по высоте рамок.
При этом верхний ряд дополнительных продольных стержней приварен к рамкам на расстоянии 100-120 мм от верхнего ряда рабочих продольных стержней 1.
В этом случае появляется возможность для размещения оборудования для закручивания муфт 4, с помощью которых могут быть состыкованы рабочие продольные стержни 1 множества секций при монтаже плиты перекрытия или свода большого пролета.
Секция также содержит элементы жесткости 5.
Строительную конструкцию для образования, например, свода реакторного отделения атомной электрической станции, монтируют следующим образом.
На специально подготовленные «обручи» кладут нижнюю арматуру продольного направления. Затем устанавливают поочередно секции арматурного каркаса, начиная от середины здания к торцам. При этом соединяют нижние и верхние ряды рабочей продольной арматуры 1 каждой секции с соседними секциями, выполняя стыки с помощью муфт 4.
Таким образом, вместо традиционной вышеописанной трудоемкой процедуры установки отдельных продольных стержней вручную, в заявляемом решении подают краном секции арматурного каркаса вместе с рабочей продольной арматурой 1 и устанавливают их поочередно по дуге свода.
После размещения всех секций арматурного каркаса устанавливают верхнюю арматуру продольного направления.
На фиг.4 представлен свод реакторного отделения АЭС.
При пролете L=42 м и длине свода 50 м требуется пять секций арматурного каркаса, четыре секции длиной L1 =9000 м и одна секция длиной L2=11,1 м.
Процесс образования свода прост при монтаже, экономичен в изготовлении из-за сокращения сварочных работ, при этом рабочие продольные стержни 1 каждой секции могут быть легко состыкованы соосно с заданной точностью.
Заявляемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможности известных строительных конструкций и применять его плит или сводов различной длины пролета при сооружении железобетонных конструкций атомных электростанций.
1. Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода, включающая соединенные между собой секции пространственного арматурного каркаса, образованного из нижнего и верхнего рядов продольных стержней, расположенных внутри набора плоских рамок поперечной арматуры, отличающаяся тем, что продольные стержни размещены в арматурном каркасе с возможностью соосной стыковки отдельных секций с помощью механических устройств, а рамки поперечной арматуры отдельной секции жестко связаны между собой посредством дополнительных продольных стержней.
2. Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода по п.1, отличающаяся тем, что продольные стержни отдельных секций арматурного каркаса соосно состыкованы с помощью муфт.
3. Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные продольные стержни размещены вне рамок поперечной арматуры.
4. Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода по п.1, отличающаяся тем, что дополнительные продольные стержни расположены в два ряда по высоте рамок.
5. Строительная конструкция для плиты перекрытия или свода по п.1, отличающаяся тем, что верхний ряд дополнительных продольных стержней расположен на расстоянии 100-120 мм от верхнего ряда продольных стержней арматурного каркаса.
