СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕНОВОЙ АРМИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2004 года по МПК E04B2/10 E04B2/02 

Настоящие изобретения относятся к строительству и могут быть использованы при возведении стен зданий и сооружений из керамических и природных камней и кирпича, из полнотелых и пустотных камней и блоков из бетона на пористых заполнителях, многослойных стен, например, из кирпичной кладки с плитным утеплителем, заполнением бетоном, в том числе ячеистым, из панелей и крупных блоков.

Известны армокаменные стеновые конструкции с поперечным армированием, содержащие ряды каменных материалов, соединенные цементно-песчаными или иными растворами, образующими швы между каменными материалами; горизонтальные швы из растворов снабжены армирующей металлической сеткой, образующей поперечное армирование конструкций (см. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СниП 11-22-81), утвержденное приказом ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР от 15 августа 1985 г., №243/л, Москва, Центральный институт типового проектирования, 1989, стр. 26, 27 [1], Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Каменные и армокаменные конструкции. Под общей редакцией С.А.Семенцова, В.А.Камейко. Издательство литературы по строительству, Москва, 1968, [2], стр. 61-64). Указанные армокаменные конструкции используют сварные сетки из арматурной стали с прямоугольными или квадратными ячейками, и обеспечивают проектную несущую способность стен. Однако в указанных конструкциях их несущая способность не соответствует прочностным возможностям стали ввиду неполного использования проволочной сетки; кладка имеет невысокую прочность на сжатие, вызванную наличием контактных сварных соединений отдельных прутков сетки друг с другом, неравномерностью распределения вертикальных нагрузок на арматурную сетку, следовательно, и на разные участки стены, чрезмерную толщину швов кладки вследствие использования описанной сетки из арматурного прутка с общей толщиной, равной двойному диаметру (например, 3 мм) используемого прутка, а также дополнительно увеличенную толщину швов за счет необходимости частой укладки внахлест кусков армирующей сетки небольшой длины. При этом стены с сетчатым армированием имеют ограниченное применение за счет невозможности использования стальных сеток в стенах помещений с влажным и мокрым режимами эксплуатации вследствие быстрого коррозионного разрушения сетки, особенно в сварных точках.

Известны многослойные стеновые армокаменные конструкции, состоящие из двух и более вертикальных слоев, выполненных из разных материалов (конструктивных, термоизоляционных, звукоизоляционных), к которым относятся стены из кирпича, камней или блоков, соединенных с помощью растворов, различного рода облегченные стены (см. [2], стр. 55), а также стены с заполнением бетоном (см. [1], стр. 18) в сочетании с теплоизоляционными слоями из теплоизоляционных плит, из ячеистого бетона и др. Слои таких стен для совместной их работы друг с другом соединены между собой дискретными гибкими связями, представляющими собой металлические либо стеклопластиковые штыри, прутки и пр. Такие конструкции благодаря этим связкам, несмотря на их многослойность, работают как единая система. Недостатком таких конструкций является их недостаточная степень соединения (стыковки) и невысокая прочность вследствие отсутствия единой плоскости связей, которая бы воспринимала и равномерно распределяла вертикальные нагрузки по всей поверхности стены, т.е. недостаточно высокие механические характеристики стеновой конструкции, ее невысокая несущая способность. Гибкие дискретные связи не обеспечивают хорошего распределения нагрузки между конструктивными слоями.

Известны монолитные бетонные конструкции стен с использованием различных видов опалубки с устраиванием по граням опалубки и на плоскости арматурных выпусков (см. С.С.Атаев, Технология индустриального строительства из монолитного бетона, Москва, Стройиздат, 1989, стр. 202-210 [3]). Недостатками указанных конструкций стен являются сравнительно невысокая несущая способность стен, их невысокие механические характеристики, например, низкая прочность на изгиб при растягивающих усилиях.

Среди описанных аналогов в качестве ближайшего взята стеновая армированная конструкция [2], стр. 61-64.

Задачей изобретения является повышение несущей способности, улучшение механических характеристик стеновых армированных конструкций, в частности, повышение прочности на сжатие, прочности на изгиб при растяжении, повышение степени связки слоистых конструкций при уменьшении расхода стали.

Указанная задача решается стеновой армированной конструкцией, содержащей ряды конструктивных элементов, например, из каменных материалов (кирпичей керамических, силикатных, бетонных, природных камней, бетонных блоков), из монолитного бетона, однослойных или многослойных, с теплоизоляционными или звукоизоляционными слоями, соединенных строительными растворами с любым видом вяжущих (цементно-песчаными, известково-цементными, смешанными растворами), образующими швы между конструктивными элементами, горизонтальные швы конструкции снабжены поперечно-армирующей металлической сеткой, в которой в качестве поперечной (горизонтальной) армирующей сетки использована просечная тянутая сетка из тонкой листовой стали.

В многослойных конструкциях армирующая сетка служит дополнительным элементом связки всех слоев, образуя единую плоскость связки по всему периметру стены, равномерно распределяя нагрузки между различными слоями, повышая степень связки различных слоев стены.

Сетка выполнена из тонкой листовой, желательно оцинкованной, стали, вырубленной из цельного стального листа, с просечками, ориентированными поперек листа и выполненными в соседних рядах в шахматном порядке, с последующим вытягиванием листа вдоль. Вытягивание листа вдоль его длины ведет к тому, что просечки приобретают вытянутую форму ромба с длинной диагональю поперек листа (перпендикулярно его длине), образуя ячеистую структуру сетки, при этом плоскости стороны (ребра) ячейки сетки смещаются относительно общей плоскости листа, повернуты относительно нее на угол 0°<а< 90°, образуя объемную конструкцию. Величина скрутки определяется степенью растянутости сетки: чем последняя больше, тем угол скрутки больше, причем он разный по длине стороны ромба, максимален в центре стороны ромба. Расстояние между просечками, а следовательно, и толщина ребра ромба зависят от скорости подачи листа в станке. Просечная тянутая сетка является цельнометаллической, что позволяет обеспечить более равномерное распределение вертикальной нагрузки на всю поверхность сетки, а значит, и на всю поперечную поверхность стены. Ввиду малых размеров ячейки сетки (стороны ромба по длине могут быть равны примерно 20 мм) и ее объемности в силу разворота стороны ячейки относительно плоскости листа сетка вовлекает в совместную работу больший объем кладочного раствора, полностью использует свои прочностные возможности, при этом достигается эффект “стеснения” цементной матрицы тонкой металлической сеткой. Отсутствие сварных соединений элементов сетки как слабых мест ее конструкции позволяет дополнительно повысить прочность сетки и устранить дефектные центры разрушения стены, повышая прочность последней. Существующее оборудование по изготовлению просечных тянутых сеток позволяет изготавливать их из тонкой листовой оцинкованной стали толщиной 0,55-2,0 мм неограниченной длины. Длина сетки увеличивается в процессе ее изготовления по сравнению с длиной заготовки для нее в среднем в 9 раз, что уменьшает расход металла по сравнению со сварной сеткой из арматурных прутков в 1,5 раза. Использование сетки из оцинкованной стали предотвращает ее коррозию и дополнительно увеличивает срок эксплуатации, расширяет область применения стеновых конструкций, в частности, позволяет использовать их в стенах помещений с влажным и мокрым режимами эксплуатации без дополнительной защиты.

Известны армокаменные конструкции с вертикальным армированием, в которых арматурные элементы расположены внутри в вертикальных швах кладки или снаружи ее под слоем цементного раствора либо в штробе кладки с заполнением штробы раствором (см. [1], стр. 28, [2], стр. 64). Такие конструкции имеют повышенную сопротивляемость кладки растягивающим усилиям, обеспечивают монолитность и устойчивость отдельных частей и всего сооружения в целом. Арматурные элементы выполнены в виде сетчатой структуры, которая может быть дополнена поперечными хомутами. Сами арматурные элементы являются достаточно тяжелыми, с небольшой поверхностью сцепления с удерживаемым ими слоем кладки, поэтому монолитность и устойчивость указанной конструкции недостаточно высока.

Известны также конструкции многослойных стен, места сопряжения конструкций, выполненные из различных материалов, а также выступающие бетонные, железобетонные, кирпичные, деревянные детали, с нанесенным на них штукатурным слоем, в которых также используются армирующие вертикальные элементы в виде сетки, удерживающие отдельные слои стены, например, штукатурные, теплоизоляционные, не являющиеся конструкционными и требующие удержания и усиления (см. B.C.Аханов, Справочник строителя, изд. “Феникс”, Ростов-на-Дону, 2000 г. [4], стр. 214).

Сущность вертикального армирования в кладке, в многослойных стенах, в монолитных бетонных стенах одинакова. Ее назначение - удержание слоя на стене, повышение трещинностойкости конструкции и долговечности работы. Наиболее близким аналогом стеновой армированной конструкции с вертикальным армированием выбрана конструкция на стр. 64 [2].

Задачей этого изобретения является повышение монолитности стеновой армированной конструкции, ее несущей способности.

Задача решается в известной стеновой армированной конструкции, которая может представлять собой как каменную кладку, например, из каменных материалов (кирпичей керамических, силикатных, бетонных, природных камней, бетонных блоков), конструкцию из монолитного бетона, однослойной или многослойной, с теплоизоляционными или звукоизоляционными слоями, с пустотами, заполненными утеплительным слоем: утеплительными плитами, ячеистым бетоном (пено-, газобетоном) и др., в которой использованы элементы вертикального армирования, вертикальное армирование выполнено в виде просечной тянутой сетки, описанной в предыдущем варианте.

Использование просечной тянутой сетки в качестве элемента вертикального армирования, являющейся цельнометаллической, имеющей ячеистую структуру в виде ромба со стороной ромба перемычкой между узлами сетки, образованными местом между просечками, изогнутой в пространстве, как описано выше, позволяет повысить площадь контакта армирующего элемента с удерживаемым и армируемым им слоем, а также распределить растягивающие усилия, действующие на стену, под разными углами, т.е. распределить их более равномерно по вертикальной поверхности слоя, снизить деформации.

Известны также способы изготовления стеновых армокаменных конструкций из каменных материалов (кирпича, камней, бетонных блоков и др.) с использованием цементно-песчаных или иных растворов, включающие укладку ряда каменных материалов, укладку раствора на ряд каменных материалов с образованием шва между рядами, укладку в горизонтальные швы каменной кладки армирующей стальной сетки [1], стр. 26, 27, [2], стр. 61-64. Для поперечного армирования используются квадратные или прямоугольные сетки, полученные сваркой уложенных друг на друга перпендикулярно друг другу круглых прутков первого и второго рядов в местах их соединения. Такое поперечное армирование стены с использованием сетки из арматурной стальной проволоки повышает прочность стен, обеспечивает их проектную несущую способность. Тем не менее указанные конструкции имеют непропорционально малую относительно степени армирования растворных слоев несущую способность, невысокие механические характеристики, например, меньшую возможной прочность на сжатие, вызванную наличием контактных сварных точек отдельных прутков сетки друг с другом, неравномерностью распределения вертикальных нагрузок на арматурную сетку, следовательно, и на разные участки стены.

Известны способы изготовления многослойных стеновых армокаменных конструкций, включающие возведение стены из двух и более вертикальных слоев, выполненных из разных материалов (конструктивных, термоизоляционных, звукоизоляционных), к которым относятся стены из кирпича, камней или блоков, соединенных с помощью растворов, различного рода облегченные стены (см. [2], стр. 55), а также стены с заполнением монолитным бетоном (см. [1], стр. 18) в сочетании со средними промежуточными слоями из теплоизоляционных плит, из ячеистого бетона и др. с установкой поперек слоев стены гибких дискретных связей, сшивающих все слои в единую стеновую конструкцию, например, возведение конструкционных наружного и внутреннего слоев стены, заполнение среднего слоя между ними теплоизоляционным материалом.

Известны способы возведения монолитных бетонных стеновых конструкций, включающие возведение различных видов опалубки (съемной или несъемной), заполнение ее бетоном или железобетоном, с установкой по граням опалубки и на плоскости арматурных выпусков (см. С.С.Атаев, Технология индустриального строительства из монолитного бетона, Москва, Стройиздат, 1989, стр. 202-210 [3]).

Недостатками указанных способов изготовления стеновых армированных конструкций являются недостаточная прочность стен, недостаточная степень связки слоев многослойной конструкции, т.е. невысокая несущая способность стен.

В качестве наиболее близкого аналога способа изготовления стен выбран способ в соответствии с [2], стр. 61-64.

Задачей изобретения является повышение несущей способности, улучшение механических характеристик стеновых армированных конструкций, в частности, повышение прочности на сжатие, прочности на изгиб при растяжении, повышение степени связки конструкций при уменьшении расхода стали.

Указанная задача решается в способе изготовления стеновой армированной конструкции, включающей возведение стен любым из указанных способов: 1) изготовление конструкции из каменных материалов (кирпича, камней, бетонных блоков и др.) с использованием цементно-песчаных или иных растворов, включающие укладку ряда каменных материалов, укладку раствора на ряд каменных материалов с образованием шва между рядами, укладку в горизонтальные швы каменной кладки армирующей стальной сетки, 2) изготовление многослойных стеновых армокаменных конструкций, включающее возведение стены из двух и более вертикальных слоев, выполненных из разных материалов (конструктивных, термоизоляционных, звукоизоляционных), к которым относятся стены из кирпича, камней или блоков, соединенных с помощью растворов, различного рода облегченные стены в сочетании с промежуточным (средним) слоем из теплоизоляционных плит, блоков из ячеистого бетона и др. с установкой поперек слоев стены на всю их толщину гибких дискретных связей, сшивающих все слои в единую стеновую конструкцию, например, возведение наружного и внутреннего слоев стены, заполнение среднего слоя между ними теплоизоляционным материалом, 3) монолитных бетонных стеновых конструкций, включающие возведение различных видов опалубки, съемной или несъемной, заполнение ее бетоном или железобетоном, с установкой по граням опалубки и на плоскости арматурных выпусков, в котором в качестве поперечного армирующего элемента используют просечную тянутую сетку, при этом сетку укладывают с ориентацией большей диагонали ромбической ячейки сетки (длины просечки) поперек стены по всей ее толщине, по направлению растягивающих усилий в стене, т.е. сетку укладывают длинной стороной вдоль поперечного сечения стены.

Периодичность армирования определяется при расчете нагрузок, действующих на стену, в зависимости от ее конструкции, по любой из существующих методик [1, 2].

Укладывание поперечного стене горизонтального армирующего слоя в виде несварной цельнометаллической конструкции просечной сетки позволяет обеспечить равномерное распределение вертикальной нагрузки на всю поверхность сетки и на всю поверхность стены. Способ укладки сетки с большей диагональю ромбической ячейки поперек стены позволяет компенсировать пониженное сопротивление кладки ее отрыву по меньшей стороне сечения стены.

На фиг.1 показан фрагмент стеновой конструкции (кирпичная кладка), стрелкой показано направление укладки просечной тянутой сетки в кладке вдоль стены длинной стороной рулона сетки;

на фиг.2 - фрагмент стеновой конструкции, армированной поперечно сварной сеткой с квадратными ячейками;

на фиг.3 - фрагмент стеновой конструкции, армированной поперечно сварной сеткой прямоугольными ячейками;

на фиг.4 - фрагмент стеновой конструкции, армированной поперечно сварной сеткой с ромбическими ячейками;

на фиг.5 - заготовка тонкого листа с просечками для изготовления сетки; стрелками показано направление вытягивания сетки;

на фиг.6 - вариант поперечного армирования трехслойной конструкции с каменной кладкой (либо монолитного бетонного слоя) и утеплительным слоем;

на фиг.7 - вариант поперечного армирования трехслойной конструкции с конструктивным (несущим) утеплительным и штукатурным слоем;

на фиг.8 - вертикальное армирование сеткой, установленной между слоями утеплительным и штукатурным;

на фиг.9, 10 - фотографии рулонов просечной тянутой сетки - иллюстрируют конструкцию просечной тянутой сетки.

Конструкция стены содержит просечную тянутую сетку 1, проложенную между рядами каменных материалов (монолитного бетона) 2 в соединительных швах, для многослойных конструкций кроме конструкционных слоев 2 утеплительный или иной изоляционный слой 3 с установкой просечной сетки сквозь все слои конструкции.

Конструкция может быть снабжена штукатурным слоем 4, укрепленным вертикально установленной сеткой 1, сшитой с поперечной (горизонтальной) сеткой с помощью арматурной проволоки 5. Конструкция просечной тянутой сетки изображена на фотографиях, фиг.3. Описанная сетка может производиться на сеточном станке SP-125 фирмы Пластбау (Лихтенштейн).

Описанные конструкции работают следующим образом. При завершении строительства на статическую армокаменную конструкцию, в том числе многослойную, а также монолитную армированную бетонную действуют вертикальные нагрузки. Арматурная сетка препятствует поперечному расширению стены под воздействием на нее вертикальных усилий, тем самым создаются напряжения сжатия кладки в поперечном направлении стены. В итоге под воздействием вертикальных сил при поперечном армировании кладка работает в условиях всестороннего сжатия, что значительно увеличивает ее прочность. Использование сетки просечной тянутой, имеющей стороны ромбической ячейки изогнутой, скрученной формы, обеспечивает лучший контакт сетки с используемыми материалами (связующими, несущими); за счет своей цельнометаллической ячеистой объемной конструкции сетка распределяет действующие нагрузки на всю поверхность поперечного сечения армируемой стеновой конструкции, уменьшает их, изменяет угол приложения сил к конструкции с вертикального на меньший, уменьшая суммарную составляющую сил. Меньшее количество потребного металла сетки, идущего на единицу погонного метра стены, уменьшает нагрузки на нее за счет собственного уменьшенного веса. Дополнительно использование такой сетки в многослойной конструкции обеспечивает образование единой однородной плоскостной системы связки, повышая ее степень и лучше распределяя нагрузки на все составные части стены. Использование просечной тянутой сетки при вертикальном армировании за счет лучшего сцепления элементов сетки со связующими растворами, большей площади поверхности сцепления позволяет осуществить лучший прижим слоев друг к другу, повышая монолитность стены и ее устойчивость. Укладка просечной сетки с ориентацией направления ее вытягивания вдоль стены препятствует силам растяжения стены поперек нее, компенсируя их деформационные усилия. Армирование стеновых конструкций с использованием просечной тянутой сетки значительно повышает их несущую способность и монолитность по сравнению с прототипами, обеспечивает совместную работу отдельных частей зданий, является способом повышения сейсмостойкости стеновых конструкций и здания в целом.

Экспериментально проведены исследования работы центрально-сжатых образцов-близнецов (по 2 шт.) из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе. За базовые приняты неармированные конструкции. Кроме них для определения влияния сеток на несущую способность стены были рассчитаны по действующему СниП (см. СниП 11-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования. М., 1983, с. 39 [5]) образцы с сетками из арматурной проволоки Вр-1 0 3 мм с коэффициентом армирования i=0,l77% и с армирующими просечными тянутыми сетками с процентом армирования n=0,077%. Результаты исследований приведены в таблице, в которой приведены экспериментальные данные о сопротивлении кладки сжатию Re, расходе арматуры и коэффициенте эффективности ее использования Ка. Результаты исследований показывают, что просечные тянутые сетки даже при меньшем в 2 раза проценте армирования эффективнее сеток из проволоки по упрочнению конструкций, а коэффициент использования сетки Ка для упрочнения более чем в 2 раза выше, что связано с эффектом “стеснения”.

Источники информации

1. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СниП 11-22-81), утвержденное приказом ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР от 1 августа 1985 г. №243/л, Москва, Центральный институт типового проектирования, 1989.

2. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Каменные и армокаменные конструкции. Под общей редакцией С.А.Семенцова, В.А.Камейко. Издательство литературы по строительству, Москва, 1968 - прототип.

3. С.С.Атаев. Технология индустриального строительства из монолитного бетона, Москва, Стройиздат, 1989, стр. 202-210.

4. B.C.Аханов. Справочник строителя, Ростов-на-Дону, Феникс, 2000 г., ЛСниП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования. М., 1983, с. 39.

Настоящее изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении стен зданий и сооружений из керамических и природных камней и кирпича, из полнотелых и пустотных камней и блоков из бетона на пористых заполнителях, многослойных стен, например, из кирпичной кладки с плитным утеплителем, заполнением бетоном, в том числе ячеистым, из панелей и крупных блоков. Задачей изобретения является повышение несущей способности, улучшение механических характеристик стеновых армированных конструкций, в частности, повышение прочности на сжатие, прочности на изгиб при растяжении, повышение степени связки слоистых конструкций при уменьшении расхода стали, повышение монолитности стеновой армированной конструкции. Задача решается в способе изготовления стеновой армированной конструкции, в соответствии с которым просечную тянутую сетку укладывают с ориентацией большей диагонали ромбической ячейки сетки поперек стеновой конструкции по всей ее толщине. 1 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

1. Способ изготовления стеновой армированной конструкции, включающий возведение стен путем укладки конструктивных материалов с образованием шва между рядами, укладку в горизонтальные швы конструкции поперечной армирующей сетки, отличающийся тем, что в качестве поперечной армирующей сетки используют просечную тянутую сетку, при этом сетку укладывают с ориентацией большей диагонали ромбической ячейки сетки поперек стеновой конструкции по всей ее толщине.2. Способ изготовления стеновой армированной конструкции по п.1, отличающийся тем, что используют просечную тянутую сетку из оцинкованной стали.