Армокаменная арка с затяжкой

 

Полезная модель относится к строительству, к большепролетным армокаменным арочным перекрытиям пространств между двумя опорами определенных архитектурных сооружений или в каменных зданиях удаленных от предприятий стройиндустрии.

Техническим результатом полезной модели является совершенствование конструктивного решения, технологии возведения, повышение несущей способности, устойчивости, жесткости, трещиностойкости и огнестойкости конструкций данного вида. Заявленная конструкция выполнена высококачественной кладкой из рядового керамического кирпича с вертикальными, симметрично расположенными отверстиями на мелкозернистом пластифицированном многокомпонентном бетоне с предварительно напряженной арматурой затяжки. Кладка армокаменной арки выполнена из калиброванного по толщине и с частичной подрезкой до клиновой формы кирпича, при этом заполнение швов и заделка стержней затяжки арки мелкозернистым бетоном произведены после предварительного напряжения продольных стержней каркаса затяжки путем предварительной загрузки армокаменной арки и выдержкой под этой загрузкой до набора мелкозернистым бетоном в затяжке передаточной прочности.

Полезная модель относится к строительству, к большепролетным армокаменным арочным перекрытиям пространств между двумя опорами определенных архитектурных сооружений или в каменных зданиях удаленных от предприятий стройиндустрии.

Известны, но применяются не часто, железобетонные арки двутаврового сечения с предварительно напряженной затяжкой; при пролетах более 30 м они становятся экономичнее железобетонных ферм / Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс.- М.: Стройиздат., 1991. - 424 с./[1], Такие конструкции изготавливаются в небольших количествах, сложны при проектировании, в изготовлении, транспортировании, монтаже и эксплуатации.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности (принята за прототип) является конструкция армокаменной арки, выполненная кладкой на ребро керамического кирпича с отверстиями и усиленная пространственным арматурным каркасом, продольные стержни которой размещают в отверстиях кирпичей, а поперечные в швах кладки и заделаны цементно-песчаным раствором повышенной прочности. /Уренев П.Ф., Аниськин А.Н., Кулева Н.С., Уренева Е.П., Михайлов А.Г. Армокаменная арка. Патент на полезную модель 72243. Российская Федерация, МПК Е04В 2/00; заявитель и патентообладатель / ГОУВПО СГАСУ - N 2007142085; заявлено 13.11.07; Опубликовано: 10.04.08, Бюллетень 10/[2]. Однако, данная конструкция не имеет затяжки, имеет большую стрелу подъема и поэтому ее применение нерационально для перекрытия больших пролетов в подавляющем большинстве инженерных сооружений.

Сущность полезной модели состоит в снижении экономических и материальных затрат при строительстве, реконструкции и эксплуатации большепролетных армокаменных перекрытий, особенно для зданий или сооружений удаленных от соответствующих предприятий стройиндустрии.

Техническим результатом полезной модели является совершенствование конструктивного решения, технологии возведения, повышение несущей способности, устойчивости, жесткости, трещиностойкости и огнестойкости конструкций данного вида.

Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известной армокаменной арке с затяжкой, включающей высококачественную более прочную кладку из рядового керамического кирпича с вертикальными, симметрично расположенными отверстиями на мелкозернистом пластифицированном многокомпонентном бетоне с предварительно напряженной арматурой затяжки, особенностью является то, что кладка армокаменной арки выполнена из калиброванного по толщине и с подрезкой до клиновой формы кирпича, при этом заполнение швов и заделка стержней затяжки мелкозернистым бетоном произведены после предварительного напряжения продольных стержней каркаса затяжки путем предварительной загрузки армокаменной арки и выдержки под этой загрузкой до набора мелкозернистым бетоном в затяжке передаточной прочности.

Армокаменная арка с затяжкой представляет собой двухшарнирную арку с несколько большими, чем в прототипах сечениями, с предварительно напряженной затяжкой, выполненную высококачественной кладкой на ребро из калиброванного по толщине с подрезкой до клиновой формы в водонасыщенном состоянии рядового керамического кирпича с восьмью цилиндрическими (d=16-19 мм), вертикальными и симметрично расположенными отверстиями, с маркой не ниже чем: по прочности М300 и по морозостойкости F 35. Кладку усиливают установкой в ее процессе пространственных арматурных каркасов, продольные стержни которых заделывают в отверстиях кирпича, а поперечные стержни размещают в швах кладки. Кладку выполняют на мелкозернистом пластифицированном многокомпонентном с ультродисперстными минеральными и комплексными пластифицирующими добавками бетоне с классом по прочности не ниже чем В25, с подвижностью по осадке стандартного конуса 2-4 см. Высокое качество кладки получают путем образования тонких, плотных швов и высокого сцепления материала швов с поверхностью кирпичей. Возведение заявляемой конструкции начинают с затяжки, которую вначале собирают путем нанизывания кирпичей отверстиями на ее продольные стержни каркаса «в сухую», т.е. без бетона, а заделывают их (анкеруют) бетоном только в опорных элементах арки.

Далее ведут кладку ветвей армокаменной арки, после окончания которой, набора бетоном необходимой прочности, и снятия кружал осуществляют натяжение продольных стержней каркаса затяжки путем предварительной загрузки арки нормативной проектной нагрузкой, с выдержкой под ней для устройства швов с установкой в необходимых местах горизонтальных и вертикальных хомутов каркаса затяжки армокаменной арки, заделка арматуры бетоном продольных стержней каркаса затяжки арки, устройства ее подвесок и после набора бетоном, последней из уложенных порций, необходимой прочности, арку разгружают, снимают настил затяжки и возведение арки завершено.

На фиг.1 изображен фронтальный вид армокаменной арки, где приняты следующие обозначения: армокаменная арка - 1, затяжка - 2, опорный элемент - 3, подвески - 4 затяжки, опора - 5 для армокаменной арки, настил - 6 для затяжки армокаменной арки и подмостей, кружала - 7 со стойками - 8 для армокаменной арки.

На фиг.2 приведено характерное сечение двутавровой формы армокаменной арки, где показаны порядная раскладка кирпича и приняты следующие обозначения: продольные стержни каркаса армокаменной арки - 9, вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10, горизонтальные хомуты каркаса армокаменной арки - 11.

На фиг.3 приведено прямоугольное сечение армокаменной арки в местах уширений, где показано продольные стержни каркаса армокаменной арки - 9, вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10, горизонтальные хомуты каркаса армокаменной арки - 11, дополнительные продольные стержни каркаса армокаменной арки - 12.

На фиг.4 приведено прямоугольное сечение затяжки армокаменной арки и ее подвески, где изображено положение рядов кирпичей, и приняты следующие обозначения: продольные стержни каркаса затяжки - 13 армокаменной арки, горизонтальные хомуты каркаса затяжки - 14 армокаменной арки, вертикальные хомуты каркаса затяжки - 15 армокаменной арки, продольные стержней каркаса подвески - 16, хомуты каркаса подвески - 17 и арматурные шпильки каркаса подвески - 18.

На фиг.5 приведен фронтальный вид опорного элемента армокаменной арки, где изображено: опора - 5 для армокаменной арки - 1, настил - 6 для затяжки армокаменной арки, затяжка - 2, стойки - 8 для армокаменной арки, продольные стержни каркаса армокаменной арка - 9, продольные стержни каркаса затяжки - 13, вертикальные хомуты опорного элемента армокаменной арки - 19, вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10, продольные стержни каркаса опорного элемента армокаменной арки - 20.

На фиг.6 приведены вертикальные сечения опорного элемента, соответственно, слева направо и сверху вниз по четвертому, пятому, пятнадцатому и шестнадцатому ряду от торца, где показаны продольные стержни каркаса затяжки - 13, продольные стержни каркаса опорного элемента армокаменной арки - 20, вертикальные хомуты опорного элемента армокаменной арки - 19, горизонтальные хомуты каркаса опорного элемента - 21, арматурные выпуски - 22.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели. Возведение армокаменной арки с затяжкой осуществляют по подробным детальным рабочим чертежам и по проекту производства работ. Возведение начинают с установки настила - 6, для затяжки - 2 армокаменной арки - 1 жесткого, широкого и устойчивого, используемого в качестве подмостей и в качестве силовой конструкции, повышающей устойчивость армокаменной арки - 1 во время осуществления предварительного натяжения продольных стержней арматурного каркаса затяжки - 13. Настил - 6 устанавливают, ориентируясь по местам опор - 5 армокаменной арки - 1, по чертежам фиг.1 и фиг.4. На настил - 6 в месте расположения затяжки - 2 армокаменной арки - 1 укладывают пакет продольных стержней каркаса затяжки - 13 (в рассматриваемом примере это 18 d=8 (Ав 500,1=18,6 м). Эти продольные стержни каркаса затяжки - 13 в качестве материала, к месту установки целесообразней подвозить в мотках, после чего механизированным или ручным способом, в зависимости от объемов производства, выправлять и отрезать нужной длины. Далее, поочередно, от концов продольных стержней каркаса затяжки - 13 к их серединам нанизывают на них отверстиями столько кирпичей и в перевязку, чтобы их хватило на устройство затяжки - 2 с учетом толщины швов, оставалось бы пустое пространство для стыка кладки затяжки в ее середине, длиной равной длине 2-3-ех рядов и оставались пустыми опорные зоны, в примере, это по 16 рядов кладки у обоих концов арматурного пакета. Предварительно перед нанизыванием кирпичей с каждого из концов пакета продольные стержни каркаса затяжки - 13 закрепляют от смещения примерно на 1 м далее от середины. Затем приступают к кладке опорных элементов - 3 армокаменной арки - 1. Один из этих элементов выкладывают непосредственно на ниже расположенную несущую конструкцию-опору - 5 (неподвижная опора), а другую устраивают в виде шарнирно-подвижной опоры - стальной плиты на катках, для обеспечения некоторого свободного ее перемещения при предварительном натяжении продольных стержней каркаса затяжки - 13. Опорные элементы - 3 самые ответственные в заявленной конструкции. В них осуществляется анкеровка продольных стержней каркаса затяжки - 13 и обеспечивается совместность работы армокаменной арки - 1 с затяжкой - 2. В них большая насыщенность сечений продольными и поперечными стержнями арматурного каркаса. Возведение опорного элемента - 3 начинают с установки перед шестнадцатым рядом жесткого щита и ведут по направлению к торцу. Кладку ведут на ребро вертикальными рядами с перевязкой продольных швов в половину кирпича по многорядной системе, которая допускает совпадение двух-трех этих швов в соседних рядах. С особой тщательностью устанавливают кирпичи, через которые проходят продольные стержни каркаса затяжки - 13. Их прижимают к упорному щиту, заполняют и уплотняют осаживанием продольные швы, заделывают продольные стержни каркаса затяжки - 13 в отверстиях кирпича мелкозернистым пластифицированным бетоном класса по прочности не ниже В25, устанавливают в швах по 16-му, 14-му и 12-му рядам, согласно фиг.6 продольные стержни каркаса опорного элемента армокаменной арки - 20 и вертикальные хомуты опорного элемента армокаменной арки - 19, которые выходят из сечения опорного элемента в виде арматурных выпусков - 22, проходят по криволинейным пазам и устанавливают впоследствии в швы как вертикальные хомуты каркаса армокаменной арки - 10 или огибают в качестве продольных стержней каркаса армокаменной арки - 9 в ее опорной зоне каркаса арки фиг.5. Верхние грани кирпичей с пятого по шестнадцатый ряды опорных элементов арки отрезают под требуемым углом по фиг.5 для образования плотного примыкания арочной пяты. Для уменьшения толщины швов горизонтальные хомуты каркаса опорного элемента - 21 размещают в соседних швах по расположению вертикальных хомутов опорного элемента армокаменной арки - 19, соответственно, в швах по 15-му, 13-му, 12-му рядам и далее. По завершению кладки опорных элементов - 3 сразу же приступают к возведению ветвей армокаменной арки - 1. Возведение армокаменной арки - 1 начинают с установки кружал - 7 на стойках - 8 и ведут также высококачественный кладкой по чертежам фиг.1-фиг.3. Как и обыкновенных каменных арок, в данном случае, высококачественную кладку ведут одновременно от обоих опорных элементов - 3 к середине с устройством усиливающего пространственного арматурного каркаса, в качестве продольных стержней каркаса армокаменной арки - 9 которого вначале используют арматурные выпуски подходящей части продольных стержней каркасов опорных элементов армокаменной арки - 20; на них и нанизывают первые кирпичи. При этом эти выпуски должны быть не очень большой длины (не более 3 м) и разновеликими, чтобы впоследствии при их удлинении отрезками продольных стержней каркаса армокаменной арки - 9 стыки располагались в разных сечениях и равномерно по длине армокаменной арки - 1. Перед укладкой первого ряда арочной пяты вначале отгибают на опорное сечение арки арматурные выпуски - 22 опорного элемента арки (фиг.6), сгибая их по форме вертикального хомута каркаса армокаменной арки - 10 изображенного на фиг.3, и делают такое трижды, - через ряд, в котором устраивают горизонтальные хомуты каркаса армокаменной арки - 11. В итоге, арочную пяту выкладывают из порядка 6-8 рядов кладки прямоугольной формы сечения по фиг.3. Затем переходят на сечение двутавровой формы (порядка 14 рядов) по фиг.2 и выкладывают ребро жесткости (3 ряда) прямоугольной формы по фиг.3. Таким образом, доводят кладку ветвей армокаменной арки до середины, до места стыка (арочного замка). Возможно в приопорной зоне арки, это 1/4 ее пролета увеличение числа вертикальных хомутов каркаса армокаменной арки - 10 в стенке двутаврового сечения и в середине прямоугольного сечения. Согласно чертежам на фиг.1 и фиг.4 необходимо заложить вниз выпуски арматурных стержней для устройства продольных стержней каркаса подвески - 16 затяжки - 2 армокаменной арки - 1. Далее, выкладывается, как и у обычной армокаменной арки, замок, осуществляется выдержка арки во времени для набора материалом швов необходимой прочности. После этого разбираются стойки - 8 с кружал - 7, подвешивают на арку тяжи с грузовыми площадками, так чтобы их нижние части были выше спланированного грунта, примерно на 20 см, повышают устойчивость арки с помощью горизонтальных гибких распорок, закрепленных на жестком настиле - 6 и загружают грузовые площадки штучными грузами, чтобы нагрузка на армокаменную арку - 1 была эквивалентна нормативной проектной нагрузке. Таким образом, осуществили предварительное натяжение продольных стержней каркаса затяжки - 13 армокаменной арки - 1.

После этого, ранее нанизанными «в сухую» кирпичами ведется кладка затяжки - 2 армокаменной арки - 1 на мелкозернистом пластифицированном бетоне одновременно от обоих опор к середине со стыком между подвесками - 4, устройством выпусков для их продольной арматуры и устройством горизонтальных хомутов каркаса затяжки - 14 и вертикальных хомутов каркаса затяжки - 15. После стыкования кладки затяжки дают необходимое время выдержки для набора необходимой прочности последней, уложенной в затяжку - 2, порции бетона. Далее арку разгружают, снимают систему тяжей, грузовые площадки и горизонтальные гибкие распорки разбирают, устраивают по чертежам фиг.1-фиг.4 подвески - 4 со стыковкой продольных стержней каркаса подвески - 16 арматурного их каркаса, выжидают время для набора необходимой прочности последней порции бетона, уложенной в подвески. После чего разбирают жесткий настил - 6 и считается, что возведение армокаменной арки - 1 с затяжкой - 2 завершено, и она может работать в составе сооружения по восприятию проектных нагрузок. Возведение заявляемой конструкции желательно осуществлять в теплое время года. За возведенными участками или элементами конструкции в течение времени роста прочности мелкозернистого бетона (материала швов и заделки отверстий кирпича) до проектной величины, что зависит от температуры окружающего воздуха, следует осуществлять уход, который заключается в основном в поддержании постоянной влажности поверхности кладки. Для этого ее в сухое время года укрывают полимерной пленкой, применяют маты из синтетических материалов с периодическим их увлажнением или используют другие способы, предохраняющие бетон в кладке от чрезмерного высыхания для избегания процессов замедления и снижения роста его прочности и плотности и, как следствие, повышение долговечности и надежности конструкции в целом. Усовершенствованное конструктивное решение заявляемой армокаменной арки с затяжкой, при ее широком внедрении в строительстве или реконструкции определенных зданий и сооружений даст, существенный экономический эффект и откроет новые возможности совершенствования армокаменных конструкций:

- повышение несущей способности следует из-за применения высококачественной более прочной кладки и усиления ее пространственным арматурным каркасом, а также из-за наличия затяжки, обеспечивающей более равномерное сжатие сечений ветвей арки и улучшающей работу конструкций в целом;

- повышение устойчивости, жескости и трещиностойкости явно связано с наличием предварительно-напряженной затяжки, применением традиционных более жеских каменных материалов и обычных арматурных сталей, и несколько большими размерами сечений конструкции, по сравнению с прототипами полезной модели, в результате чего образуются меньшие внутренние напряжения и деформации;

- повышение огнестойкости несомненно следует из-за применения одного из самых эффективных огнестойких материалов- керамического кирпича и мелкозернистого многокомпонентного, т.е. с ультродисперстными и комплексными пластифицирующими минеральными добавками бетона.

Источники информации

1. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. - М.: Стройиздат, 1991. - c.424

2. Патент на полезную модель 72243. Российская Федерация, МПК Е04В 2/00. Армокаменная арка /Уренев П.Ф., Аниськин А.Н., Кулева Н.С., Уренева Е.П., Михайлов А.Г.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» (СГАСУ) (RU). - 2007142085; заявл. 13.11.2007; опубликовано: 10.04.08, Бюл. 10

Армокаменная арка с затяжкой, включающая высококачественную кладку из рядового керамического кирпича с вертикальными, симметрично расположенными отверстиями на мелкозернистом пластифицированном многокомпонентном бетоне с предварительно напряженной арматурой затяжки, отличающаяся тем, что кладка армокаменной арки выполнена из калиброванного по толщине и с подрезкой до клиновой формы кирпича, при этом заполнение швов и заделка стержней затяжки мелкозернистым бетоном произведены после предварительного напряжения продольных стержней каркаса затяжки путем предварительной загрузки армокаменной арки и выдержки под этой загрузкой до набора мелкозернистым бетоном в затяжке передаточной прочности.



 

Похожие патенты:

Декоративные утепленные отделочные панели, материалы и изделия для облицовки, отделки дома под кирпич или камень ("теплый камень") относятся к области строительства и ремонту зданий, а также используются для облицовочной, декоративной отделки наружных стен и фасадов, утеплительных работ вновь строящихся или реконструируемых, модернизируемых зданий, а также при возведении объектов промышленно-гражданского назначения в различных регионах страны, в различных климатологических условиях.

Каркасный жилой дом с глиняной отделкой стен, на облегченном свайном столбчатом фундаменте с заглубленным ростверком и гидроизоляцией опалубки относится к области строительства, а именно, к строительным конструкциям общего назначения, состоящим из несущих элементов типа блоков и панелей.

Каркасная наружная стена применяется при строительстве каркасных домов и отличается надежностью, легкостью, простотой конструкции, а также отличными теплоизоляционными свойствами. Конструкция состоит из внутренних панелей, прикрепляемых на внешнюю стену здания, а также внешних панелей, объединенных каркасом из крепежных стоек. Между панелями укладывается тепло- и звукоизоляционный материал.

Изобретение относится к области строительства, более конкретно к возведению многоэтажных зданий каркасного типа с поперечными несущими стенами и продольными самонесущими стенами

Технический результат повышение сейсмостойкости панельного здания

Полезная модель относится к области строительства, в частности кассетам для изготовления стеновых панелей, и предназначена для изготовления в заводских условиях либо в условиях полигона на стройплощадке стеновых панелей внутренних стен (ВС) в системе сборно-монолитного домостроения «ВИН» и железобетонных панелей внутренних стен различных типоразмеров.
Наверх