СПОСОБ БЕТОНИРОВАНИЯ МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ПРОТЯЖЕННЫХ ПО ПЛОЩАДИ Российский патент 2003 года по МПК E01D21/00 E04F15/08 E04G21/02 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при бетонировании коробчатых и рамных конструкций, таких как транспортные тоннели, подземные паркинги и т.п. строительные конструкции большой протяженности по площади, возводимые из монолитного железобетона.

Известен способ бетонирования протяженных по площади конструкций, заключающийся в непрерывной укладке бетона по всей площади (В.П. Каменцев, Л.Б. Мойжес. Современные методы бетонных работ при строительстве мостов. М.: Транспорт, 1972, с. 123).

Недостаток этого способа состоит в том, что требуется большой объем оснастки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ бетонирования, заключающийся в том, что укладку бетонной смеси производят полосами, отделенными друг от друга маячными досками (И. Г. Совалов и др. Бетонные и железобетонные работы. М.: Стройиздат, 1988 г., с. 298).

Недостатком этого способа является неуправляемое термонапряженное состояние между "старыми" и "новыми" захватками. Возникающие растягивающие напряжения приводят к образованию температурных трещин.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения качества и долговечности возводимых монолитных железобетонных строительных конструкций путем уменьшения трещинообразования.

Для получения такого технического результата в предлагаемом способе бетонирования монолитных железобетонных строительных конструкций, протяженных по площади, заключающемся в разбивке площади конструкции на одну или несколько параллельных полос-захваток и последовательном бетонировании отдельных захваток, перед укладкой бетона в опалубку на всю ширину захватки и по всей толщине бетона без нарушения непрерывности арматурного каркаса устраивают температурно-усадочные швы, разделяя захватку вдоль ее длинной стороны на внутренние, концевые свободные и концевые несвободные участки, т.е. жестко защемленные по торцу, причем положение температурно-усадочных швов в смежных захватках совпадает, при этом длина внутренних и свободных концевых участков равна L, а концевых несвободных L/2, причем величину L определяют из условия
15≥L≤kh, м,
где h - ширина захватки, м;
k=0,8-1,5 - поправочный коэффициент, зависящий от местных условий.

Кроме того, при разбивке площади конструкции на несколько параллельных полос-захваток положение температурно-усадочных швов в смежных захватках совпадает.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 представлена схема бетонирования стенки (в двух проекциях), которая бетонируется за один прием в виде одной полосы-захватки на всю ширину;
на фиг. 2 - схема бетонирования коробчатой конструкции тоннельного типа (в трех проекциях);
на фиг.3 - схема бетонирования перекрытия большой площади, жестко заделанного по двум соседним сторонам;
на фиг.4 - то же, что на фиг.3, но конструкция жестко заделана по всему контуру (периметру);
на фиг. 5 - то же, что на фиг.3, но конструкция свободна по трем сторонам;
на фиг.6 - то же, что на фиг.3, но конструкция свободна по всему контуру (периметру);
на фиг.7 - поле температурных напряжений в сплошной протяженной бетонной стенке, забетонированной на жесткое основание;
на фиг.8 - поле температурных напряжений в стенке, разделенной на участки температурно-усадочными швами.

Сущность предлагаемого способа сводится к следующему.

Протяженная по площади строительная конструкция разбивается на одну или несколько параллельных полос-захваток, каждая из которых бетонируется за один прием последовательно друг за другом. Так, за один прием бетонируется стенка 1 (фиг.1) в виде одной полосы-захватки на всю ширину захватки (т.е. высоту стенки) и по всей толщине бетона.

Бетонируемая стенка (полоса-захватка) твердеет при температуре значительно более высокой, чем температура основания. В процессе выравнивания температур (после первоначального затвердевания и остывания) стенка как бы натягивается на жесткое и более холодное основание. Поэтому в стенке возникают значительные растягивающие напряжения, и возможно появление сквозных трещин (Подобное явление возникает не только на контакте стенки и основания, но и между любой "новой" и "старой" захваткой или группой "старых" захваток).

Чтобы избежать опасности появления трещин в стенке, устраивают температурно-усадочные швы 2 ("организованные трещины"), разделяющие полосу-захватку вдоль ее длинной стороны на более короткие участки длиной, примерно равной высоте стенки. Эти швы 2 (показаны пунктиром на фиг.1) не только уменьшают растягивающие температурные напряжения в стенке, но, главное, значительно (более чем в 2 раза) снижают зону растягивающих напряжений по площади.

Другие варианты протяженных по площади строительных конструкций, где целесообразно применение предлагаемого способа бетонирования, представлены на фиг.2-6.

На фиг.2 приведена коробчатая конструкция тоннельного типа, изображенная в трех проекциях. Последовательность бетонирования стен 1 и перекрытия 3 обозначена римскими цифрами. При этом каждая стена 1 и перекрытие 3 бетонируются в виде отдельной полосы-захватки за один прием аналогично стенке на фиг. 1. Важно отметить, что количество и расположение швов 2 в стенках 1 конструкции должно совпадать с аналогичными швами 2 в перекрытии 3.

Варианты бетонирования перекрытия с жесткой заделкой по двум соседним сторонам и по всему контуру (периметру) приведены на фиг.3 и 4 соответственно. В обоих случаях перед укладкой бетона в опалубку по ширине конструкции без нарушения непрерывности арматурного каркаса устанавливают перегородки 4, разделяя конструкцию на параллельные полосы-захватки I, II, III и IV. Чтобы избежать опасности появления трещин, каждую захватку вдоль ее длинной стороны посредством устройства температурно-усадочных швов 2 делят на внутренние 5, концевые свободные 6 и концевые несвободные 7 участки.

В обоих случаях бетонирование производится "перекрестным" способом как бы в шахматном порядке. Сначала бетонируются полосы-захватки I и II, затем - после их остывания - захватки III и IV. Последовательность бетонирования и расположения захваток указаны римскими цифрами, температурно-усадочные швы 2 показаны пунктиром. Их количество и расположение в различных смежных захватках должно совпадать.

Длина внутренних 5 и свободных 6 участков равна L, концевых несвободных 7-L/2, а величину L определяют из условия
15≥L≤kh, м,
где h - ширина захватки, м;
k=0,8-l,5 - поправочный коэффициент, зависящий от местных условий.

Варианты бетонирования таких же "больших" перекрытий, но свободных по трем сторонам и по всему контуру (периметру) приведены на фиг.5 и 6 соответственно.

Здесь, в отличие от двух предыдущих случаев (фиг.3 и 4), полосы-захватки бетонируются не "перекрестно", а последовательно (см. нумерацию захваток на фиг. 5 и 6). В данном случае не нужно ждать остывания предыдущей полосы-захватки, чтобы забетонировать следующую. Более того, такое ожидание нежелательно: чем меньше перерывы в бетонировании захваток, тем меньше разность температур между ними и, следовательно, ниже растягивающие температурные напряжения в бетоне.

В варианте перекрытия, свободного по всему контуру (фиг.6), полоса-захватка I вообще не нуждается в температурно-усадочных швах 2, так как эта захватка деформируется свободно. В остальных захватках перекрытия (фиг.6) и во всех захватках перекрытия на фиг.5 должны быть предусмотрены температурно-усадочные швы 2. Как и выше, количество и расположение швов 2 в различных захватках должно совпадать. Заметим также, что в двух последних вариантах (фиг. 5 и 6) концевые участки 6 являются свободными, поэтому они имеют полную длину L, а не L/2.

Рассмотрение различных вариантов протяженных по площади строительных конструкций (фиг.1-6) позволяет отметить, что очередная полоса-захватка бетонируется либо на "жесткое" основание (фундамент), либо на "полужесткое" основание (т.е. предыдущую захватку).

Целесообразность разделения протяженной полосы-захватки температурно-усадочными швами 2 можно пояснить на примере бетонируемой стенки 1, жестко соединенной с основанием (фиг.1).

Для выявления этой целесообразности были проведены расчеты термонапряженного состояния протяженной стенки-захватки, не разделенной температурно-усадочными швами 2 на участки (фиг.7) и разделенной на участки различной длины, в частности длиной L=kh, где h - ширина захватки, м (фиг.8). В обоих случаях предполагалась стенка, забетонированная на жестком основании.

Отметим неприятную особенность распределения напряжений в сплошной протяженной стенке (фиг.7). Дело в том, что здесь не только значительные растягивающие напряжения, но и распространяются они на большой участок по высоте стены. По этой причине образовавшиеся трещины могут быть сквозными, т.е. пересекать всю стену не только по толщине, но и по высоте.

Чтобы нейтрализовать этот неблагоприятный фактор, целесообразно протяженную стенку 1 разделить температурно-усадочными швами 2 на более короткие участки. Расчеты напряжений наглядно показывают перспективность этой меры. Характерный пример приведен на фиг.8.

Следовательно, протяженные стенки (или, шире, полосы-захватки) целесообразно разделять температурно-усадочными швами. При этом расстояние между швами L должно быть примерно равно высоте стенки h. Иными словами, участок стены (полосы-захватки) между швами должен представлять собой примерно геометрический квадрат, в котором расстояние между швами равно ширине полосы захватки: L≈h.

В случае фиг. 3 и 4 рабочие швы между захватками целесообразно также выполнять в виде температурно-усадочного шва. Кроме того, несвободные концевые участки захваток целесообразно снабжать дополнительными температурно-усадочными швами, расположенными перпендикулярно торцу захваток, расстояние между которыми определяется также требованием формы участка, приближающейся к квадрату. Сами захватки, примыкающие к заделке (см. фиг.4), целесообразно делать в два раза уже.

Применение известных технических решений или их сочетаний не приводило к желаемому эффекту. Возникали противоречия, преодолеть которые удалось путем создания нового технического решения, предлагаемого в данной заявке на изобретение.

Так, например, если попытаться забетонировать сплошную стенку за один прием на жесткое основание (см. фиг.1), то после первоначального затвердевания и остывания бетона стенка как бы "натягивается" на жесткое основание и в ней практически неизбежно появятся трещины.

С другой стороны, существующий способ бетонирования отдельными захватками с соответствующим выдерживанием бетона каждой захватки, т.е. способ, призванный снизить опасность появления трещин, ведет к существенному удлинению сроков бетонирования, поскольку требуется время для правильного выдерживания бетона каждого участка.

Выход их этого противоречия был найден техническим решением, т.е. способом бетонирования строительных конструкций, протяженных по площади, предлагаемым в данной заявке на изобретение: "разрезка" стенки (или, шире, любой полосы-захватки) температурно-усадочными швами, с одной стороны, решает проблему трещиностойкости, а с другой - сокращает сроки бетонирования конструкций.

Использование предлагаемого способа бетонирования протяженных по площади строительных конструкций позволяет повысить трещиностойкость и, следовательно, качество и долговечность сооружаемых конструкций из монолитного бетона.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при бетонировании различных конструкций из монолитного железобетона, протяженных по площади. Новым в способе является то, что перед укладкой бетона в опалубку на всю ширину захватки и по всей толщине бетона без нарушения непрерывности арматурного каркаса устраивают температурно-усадочные швы, разделяя захватку вдоль ее длинной стороны на внутренние, концевые свободные и концевые несвободные участки, жестко защемленные по торцу, при этом длина внутренних и свободных концевых участков равна L, концевых несвободных - L/2, а величину L определяют из условия 15≥L≤kh, м, где h - ширина захватки, м; k= 0,8-1,5 - поправочный коэффициент, зависящий от местных условий. Технический результат изобретения состоит в повышении долговечности и качества возводимой конструкции путем уменьшения трещинообразования. 1 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Способ бетонирования монолитных железобетонных строительных конструкций, протяженных по площади, заключающийся в разбивке площади на одну или несколько параллельных полос-захваток и последовательном бетонировании отдельных захваток, отличающийся тем, что перед укладкой бетона в опалубку на всю ширину захватки и по всей толщине бетона без нарушения непрерывности арматурного каркаса устраивают температурно-усадочные швы, разделяя захватку вдоль ее длинной стороны на внутренние, концевые свободные и концевые несвободные участки, жестко защемленные по торцу, при этом длина внутренних и свободных концевых участков равна L, концевых несвободных - L/2, а величину L определяют из условия
15≥L≤kh, м,
где h - ширина захватки, м;
k=0,8 - 1,5 - поправочный коэффициент, зависящий от местных условий. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при разбивке площади конструкции на несколько параллельных полос-захваток, положение температурно-усадочных швов в смежных захватках совпадает.