Несъемная опалубка Российский патент 2024 года по МПК E04G13/02 

Изобретение относится к области строительства, а именно к опалубкам и представляет собой масштабируемую, модульную, периодическую, несъемную балочно-узловую опалубку для литья армированного бетона, в том числе под водой, и формирования плоских и объемных бетонных конструкций, в том числе ферм, изолированных от коррозионного воздействия внешней среды.

Из уровня техники известны съемные и несъемные опалубки для формирования бетонных конструкций типа "стена" и различных способов примыкания таких стен между собой (угол, тройник, крестовина), изготовленные из стали, фанеры, пенопластов, клеено-прессованных опилок и т.п.

Например, известен блок несъемной опалубки, включающий в себя опалубочные плиты, соединенные с пространственным арматурным решетчатым каркасом, выполненным из трубчатых элементов, а узлы решетки - в виде соединенных с опалубочными плитами сферических элементов, в которых образованы гнезда с внутренней резьбой, а трубки снабжены расположенными по их продольной оси наконечниками с резьбовым консольным выступом для размещения в гнездах сферических элементов (RU 2029840 C1, опубл. 27.02.1995).

Также известна несъемная декоративная опалубка, представляющая собой пространственно располагаемые плоские элементы, ограничивающие по крайней мере часть внешнего контура изготавливаемого объекта, при этом указанные плоские элементы скреплены между собой для образования между этими элементами пространства для размещения арматуры и заполнения жидкотекучим материалом, способным к затвердеванию, при этом указанные плоские элементы выполнены из тонколистовой стали и представляют собой фрагменты внешнего контура изготавливаемого объекта, часть из которых выполнена с возможностью скрепления с арматурой для образования части поверхности изготавливаемого объекта после затвердения жидкотекучего материала (RU 138426 U1, опубл. 20.03.2014).

Также известны съемные и несъемные опалубки для формирования бетонных конструкций типа "круглая" или "прямоугольная" колонна. Например, опалубка, раскрытая в патенте (RU 2258122 C2, опубл. 10.08.2005), образованная несколькими плоскими прямоугольными щитами, каждый из которых имеет плоскую внутреннюю сторону и наружную сторону, снабженную поперечными ребрами, образованными С-образными профилями, которые неразрывно соединены со щитом своими центральными участками.

Также известны съемные неразборные опалубки для изготовления бетонного изделия типа "плоская ферма", широко применяемые для межэтажных перекрытий и конструкций кровли. Например, опалубка, содержащая формообразующую гибкую опорную оболочку в виде замкнутого тента, основание которого уложено на установленную на вспомогательные балки палубу, а верхняя формообразующая часть тента выполнена с рельефной поверхностью, соответствующей формуемой конструкции и содержащей пересекающиеся каналы под устанавливаемую в них арматуру ребер для образования ячеистой поверхности конструкции (RU 2737744 C1, опубл. 02.12.2020).

Все указанные выше типы опалубки малопригодны для литья бетона под водой в силу больших трудностей с их монтажом и демонтажом в воде, а также быстрым разрушением материала опалубки в соленой воде, кроме того, известные опалубки не приспособлены для литья бетона в мокрую (затопленную) опалубку и требуют предварительного отвода воды из литьевой формы - при помощи коффердамов, кессонов, временных дамб и иных дорогостоящих методов. Кроме того, известные опалубки непригодны для формирования объемной фермы.

Большинство известных массовых систем опалубки для изделий типа "стена" не предназначены для перемещения в собранном виде и требуют монтажа из элементов строго "по месту". Такие системы опалубок, как правило, непригодны для сборки на берегу, с последующей установкой уже полностью готовой формы для бетона в воду. Работа же по сборке опалубки под водой - чрезвычайно дорогая и опасная. Подавляющее большинство таких опалубок не могут быть легко сняты с набравшего прочность бетонного изделия под водой, и их оставляют под водой, что наносит значительный экологический ущерб.

Для формирования сооружения нужного размера и формы, как правило, необходимо использование ассортимента элементов различного размера и формы, что усложняет как изготовление, так и логистику и использование таких опалубок, особенно в случае несъемных систем.

Одной из технических проблем, решаемых предлагаемым изобретением, заключается в создании опалубочной системы, позволяющей обеспечить готовому бетонному изделию оптимальное сопротивление волнам и коррозии.

Решение поставленной задачи - создание объемной 3D фермы, являющейся оптимальной по соотношениям прочность-материалоемкость и прочность-стоимость конструкцией (основанием) для подводной части большинства гидротехнических сооружений. Ажурная 3D ферма также оказывает минимальное сопротивление волнам и не приводит к эрозии донного грунта.

Другая проблема заключается в том, что случае необходимости изготовления монолитного изделия (без холодного шва) большой высоты - используются технологии непрерывно-периодического литья, когда следующий слой бетона заливается после начала схватывания предыдущего. Однако, под водой непрерывно-периодическое литье невозможно и требуется отливать все изделие за один раз. Большинство известных опалубочных систем рассчитано на литье столба свежего бетона высотой не более 3х метров. При литье более высокого столба возникают нежелательные деформации опалубки (а значит и бетонного изделия), например, поверхность с наплывами.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает возможность герметичного присоединения (или нескольких присоединений), в том числе в нижних точках литьевой формы к бетононасосу, посредством бетонопровода, что позволяет осуществлять напорное литье бетона " снизу вверх" на удалении до 80 метров от уреза воды, при минимальном участии человека.

Технический результат патентуемой опалубки заключается в возможности использования ее для возведения железобетонных 3D-ферм в приливной зоне и под водой в прибрежных зонах водоемов (от 1 до 12 метров глубиной) за счет исключения деформаций при заполнении опалубки бетоном и при эксплуатации, а также за счет изоляции бетона от коррозионного воздействия соленой воды, биологического разрушения. Оболочка из предлагаемой опалубки также значительно снижает сцепление бетона со льдом, что кратно увеличивает срок службы бетонных изделий в условиях моря или замерзающих водоемов.

Заявленный технический результат обеспечивается за счет конструкции несъемной опалубки, включающей узловые соединительные элементы и трубы, при этом узловые соединительные элементы выполнены в виде полых объемных тел с патрубками, ориентированными под углами друг к другу, часть из которых заглушена, а в другие установлены трубы.

В частном случае осуществления изобретения опалубка включает внешние тяги из металлического или композитного прутка, установленные в патрубки узловых соединительных элементов под углом к патрубкам с трубами.

В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере один патрубок узлового соединительного элемента выполнен с возможностью подключения к нему бетононасоса для заполнения опалубки бетоном.

В частном случае осуществления изобретения опалубка включает многоразовые съемные каркасы, закрепленные на узловых соединительных элементах.

В частном случае осуществления изобретения узловые соединительные элементы выполнены из полиэтилена или ПВХ, или полипропилена, или металла, или стеклопластика.

В частном случае осуществления изобретения в качестве труб использованы водопроводные или газовые, или канализационные трубы.

В частном случае осуществления изобретения трубы выполнены из полиэтилена или ПВХ, или полипропилена, или металла, или стеклопластика.

В частном случае осуществления изобретения трубы закреплены в патрубках узлового соединительного элемента посредством сварки или замкового соединения, или приклеивания, или раструбного соединения, или фиксации на саморезы, анкеры, или клепки.

В частном случае осуществления изобретения по меньшей мере одна труба выполнена с окном в ее стенке.

В частном случае осуществления изобретения патрубки узловых соединительных элементов расположены соосно с возможностью сквозного размещения труб.

В частном случае осуществления изобретения патрубки узловых соединительных элементов расположены соосно с возможностью сквозного размещения тяг.

Конструкция описанной опалубки позволяет создавать ажурную 3D-бетонную ферму за счет образования формы для заполнения бетоном, включающую полые трубы и полые узловые соединительные элементы, которые в конечном изделии выполняют функцию оболочки, защищающей бетонную ферму от взаимодействия с окружающей средой (водой, льдом, загрязнениями и т.д.), тем самым предотвращая разрушение конструкции. Изначально (с завода) все отверстия в УСЭ (патрубки) заглушены и высверливают отверстия только в тех патрубках, куда вставляют трубы, тяги, либо куда подключают бетононасос. Неиспользуемые отверстия (патрубки) в УСЭ остаются заглушенными с целью сохранения герметичности формы.

Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.

Фиг. 1 - общий вид несъемной опалубки.

Фиг. 2 - общий вид узлового соединительного элемента.

Фиг. 3 - узел опалубки, вид А с фиг. 1.

Фиг. 4 - пример 1 осуществления изобретения (возведение рельсовых слипов (клиновых лебедочных боатлифтов) или роликовых рамп).

Фиг. 5 - пример 2 осуществления изобретения (опалубка для изготовления железобетонных кильблоков для парусных яхт, швертботов или катеров).

Фиг. 6 - пример 3 осуществления изобретения (опалубка для возведения надводных переходов, купальных платформ, морских террас и других малонагруженных (пешеходных, рекреационных) зон над водой).

3D-модель №1 - заявленная опалубка в общем виде.

3D-модель №2 - пример 1 осуществления изобретения.

3D-модель №3 - пример 2 осуществления изобретения.

Заявленная несъемная опалубка предназначена для создания подводной железобетонной 3D-фермы для сооружений на прибрежных акваториях. Конструкция, готовая к заполнению бетоном, включает полимерные узловые соединительные элементы (УСЭ) 1, полые полимерные трубы 2 (фиг. 1, 3D-модель 1). Полые трубы выполнены из полиэтилена или ПВХ или полипропилена или металла (нержавеющая или оцинкованная сталь или алюминий) или стеклопластика, и представляют собой, как правило, широкодоступные водопроводные или газовые или фекальные трубы.

Также в частных случаях осуществления изобретения опалубка может включать тяги 3, изготовленные из металлических или композитных материалов (прутков), тяги не заполняются бетоном и играют роль внешней арматуры, диаметр тяг в диапазоне 12-40 мм позволяет выдерживать усилие на разрыв до 150 тонн, при весе в 200-900 г на погонный метр, придавая готовой 3D-ферме пространственную жесткость.

Конструкция является балочно-угловой, все трубы 2 и прямые тяги 3 в конструкции начинаются и заканчиваются в узловых соединительных элементах 1. Однако могут быть использованы трубы - консоли, выходящие за габариты 3D-фермы, и L-образные тяги, которые начинаются прямым концом в фитинге, а загнутым фиксируются в произвольной точке на трубе.

Узловой соединительный элемент представляет собой полое объемное тело с патрубками 4, ориентированными под разными углами друг к другу (30°, 60°, 45°, 90°), а также напротив с разных сторон элемента (соосно) с отверстиями, обеспечивающими сквозной проход трубы через отверстия в патрубках. В части отверстий узлового соединительного элемента 3 установлены трубы различных диаметров (50-500мм) под разными углами, создавая ячейку 3D-фермы, а часть патрубков заглушена. Узловые соединительные элементы выполнены из полиэтилена или ПВХ или полипропилена или металла (нержавеющая или оцинкованная сталь или алюминий) или стеклопластика.

В отверстиях патрубков 5 меньшего диаметра (12-40 мм) устанавливаются тяги, при этом патрубки могут быть выполнены соосно, с возможностью сквозного прохода через них тяг. Неиспользованные отверстия патрубков 5 также заглушены.

При этом изначально узловые соединительные элементы выполнены с заглушенными патрубками 4 и 5, и часть из них для установки в них труб 2 и тяг 3 высверливают монтажники во время сборки в различных комбинациях в зависимости от позиции фитинга в конструкции или проектной механической нагрузки на конструкцию, чтобы обеспечить полное удержание бетона в опалубке, без утечек через неиспользуемые отверстия.

Трубы 2 могут быть закреплены в отверстиях патрубков 4 узлового соединительного элемента посредством сварки или замкового соединения и/или приклеивания и/или раструбного соединения и/или фиксации на саморезы, анкеры, клепки или посредством сквозного прохода трубы через узловой соединительный элемент с окном в стенке трубы или без окна.

Для заполнения затопленной опалубки бетоном через нижнюю точку, путем вытеснения воды бетоном "снизу-вверх" узловые соединительные элементы выполнены с патрубком 6, к которому подключают посредством бетонопровода бетононасос. С этой целью используют любой узловой соединительный элемент в нижней (донной) части опалубки.

Узловые соединительные элементы могут иметь узлы крепления внешнего съемного (многоразового) усиления конструкции опалубки с целью предотвращения деформаций или разрушения конструкции в момент ее заполнения свежим (жидким) бетоном. Указанное усиление (например, деревянные каркасы) демонтируется и повторно применяется на другой конструкции, после схватывания бетона и набора им минимальной расчетной прочности.

Узловые соединительные элементы могут иметь одинаковую конструкцию, применяемую для всех узлов конструкции. В другом частном случае осуществления изобретения для разных узлов опалубки могут быть использованы разные узловые соединительные элементы, например, один набор для средних слоев конструкции и другой набор для донного (= верхнего) слоя конструкции. При этом в каждый набор может входить от 1го до 4х узловых соединительных элементов.

Предлагаемая опалубка масштабируемая, базовое расстояние между соседними узловыми элементами конструкции может быть выбрано пользователем произвольно и в широком диапазоне за счет возможности сквозной установки труб в узловых элементах. Выбор длины базовой(ых) труб(ы) автоматически задает длины всех остальных труб. При этом изменение размера ячейки конструкции не требует дополнительного ассортимента специализированных элементов опалубки (как у большинства известных аналогов), а влияет только на раскрой по длине труб.

Для сборки множества разных конструкций потребуется всего несколько моделей узловых соединительных элементов (или один), которые будут многократно повторяться в узлах конструкции. При этом узловой соединительный элемент, как правило, имеет избыточное число портов (патрубков) для присоединения труб и тяг, что позволяет использовать его в узлах фермы с разным требуемым набором труб (угол, грань, боковая поверхностьи тп).

Конструкция опалубки периодическая, углы между трубами 2 в нескольких смежных узловых соединительных элементах (как правило, шесть или восемь элементов) задают форму элементарной объемной ячейки конструкции, которая будет многократно повторяться в разных направлениях. При этом все (или часть) смежных ячеек будут равноразмерными, а другая часть - с пропорциональными размерами (каждая следующая ячейка пропорционально больше или меньше предыдущей).

Для заполнения опалубки используется армированный бетон с добавлениями фибры и/или бетон, который заполняет опалубку с заранее размещенными в ней армирующими сетками или арматурными элементами.

Далее приведены примеры осуществления изобретения.

Пример 1 - возведение рельсовых слипов (клиновых лебедочных боатлифтов) или роликовых рамп.

Конструкция состоит из двух полуферм - одна над другой. Нижняя полуферма (фиг. 4, 3D-модель №2) - это наклонный (18°) трапециоид, задающий наклон всей рампы. Если наклон рампы не нужен (рельеф дна имеет наклон) возможен полный отказ от нижней полуфермы (или ее замена на буронабивные сваи).

Основные преимущества слипов и рамп, возведенных по предлагаемой технологии следующие. Незаметаемость конструкции донными отложениями, экономия бетона, долговечность. Возможность сборки конструкции на удалении от берега и на глубинах до 4.5 метров. Конструкции приспособлены к приливам амплитудой до 150 см. Рабочий (обслуживаемый вагонеткой) перепад глубин до 3 метров. Возможность сборки широких (3x рамных) слипов для судов с длиной корпуса более 9.5 метров. Возможность блокированной сборки нескольких слипов или рамп с целью экономии площади акватории и увеличения ледостойкости конструкции.

Фитинговая система предназначена для рампового подъема/спуска плавсредств на воду, без вагонетки - по роликам. Рассчитана на гидроциклы, моторные лодки или швертботы.

В верхней точке конструкции на уровне форштевня крепится ручная или электрическая лебедка с тяговым усилием не менее 50% от веса плавсредства, для комфортного подъема плавсредства на рампу и его фиксации.

Рабочая (межроликовая) ширина рампы задается при монтаже, исходя из намеченных к эксплуатации плавсредств.

Рампа монтируется на надежные (в т.ч. ступенчатые) основания при соблюдении угла наклона рампы.

Конструкция не имеет горизонтальных поперечных или диагональных балок в верхнем ярусе фитингов, что обеспечивает совместимость с V- корпусами PWC и катеров.

Каждый фитинг имеет два U-образных узла крепления толстостенной «роликовой» трубы диметром 65 мм с возможностью осевого вращения. В каждом фитинге предусмотрен фланец бетонопровода.

На роликовой трубе могут быть парами закреплены мягкие пластиковые ролики диаметром 150-200мм (не менее чем по 3 пары на один фитинг в верхнем ярусе рампы). Ролики должны иметь «плавающий» угол восхождения, адаптирующийся под линии корпуса лодки.

Внешнее армирование осуществляется посредством L - образных обрезных тяг, позволяет подгонять длины тяг «по месту», а в качестве «шарнирной» точки крепления использовать отверстие в произвольном месте трубной балки, в котором анкерится изогнутый конец тяги. При этом прямой (укорачиваемый) конец закрепляется в стандартной направляющей на фитинге. Это обеспечивает функциональность тяг (наличие достаточного рычага и соблюдение направления восприятия нагрузки) при их малой стоимости и полной универсальности.

Система собирается из полипропиленовых труб внешним диаметром 400 мм и 100 мм, а также полипропиленовых УСЭ.

Пример 2 - опалубка для изготовления железобетонных кильблоков для парусных яхт, швертботов или катеров (фиг. 5, 3D-модель №3).

Используемый в системе монофитинг пригоден для изготовления, как опорных (BUNK) кильблоков, с мягким регулируемым упором (кранцем), так и строповых (SLING) кильблоков, а также «шведских» (крюковых) растяжек (для судов, опирающихся на киль).

В зависимости от выбранного конструктива, несущая колонна имеет наклон от вертикали 15° в сторону «на» или «от» корпуса судна.

Для катамаранов и понтонов возможны конструкции с наклоном ног кильблока вдоль корпусов.

Опорные кильблоки, как правило, имеют винтовой домкрат или резиновую (в т.ч. пневматическую) подушку для равномерного распределения нагрузки между точками опоры.

Для моторных лодок и катамаранов популярны длинные обрезиненные направляющие.

Фитинг имеет избыточное количество межсоединений, которое обеспечивает возможность изготовления, как прямоугольных кильблоков, так и «овальных» (с разным расстоянием между каждой парой оппозитных ног).

Опалубка может быть как с подкилевыми (центральными) опорами, так и без них.

Каждый фитинг имеет встроенный фланец бетонопровода.

Система собирается из металлических или композитных толстостенных труб диаметром 50 мм (нержавеющая сталь для морских акваторий; оцинкованная сталь для пресноводных акваторий), металлических УСЭ а также из композитных прутков диаметром 30 мм.

Пример 3 - опалубка для возведения надводных переходов, купальных платформ, морских террас и других малонагруженных (пешеходных, рекреационных) зон над водой (фиг. 5). Максимальная глубина водоема в месте размещения конструкции - до 200 см. Водоем может быть как пресным, так и морским, но не должен замерзать зимой и испытывать ледоходы.

Система состоит из 2-х серий фитингов - крайних (охват 180 градусов) и срединных (охват 360 градусов). Донные версии фитингов имеют дополнительные горизонтальные порты с диаметром 160 мм под бетонирование. Надводная версия имеет площадку для завинчивания внутренних винтовых свай и сварной переход диаметром 160 для столбов и встроенной мебели.

Система собирается из ПНД или ПВХ труб внешним диаметром 500 мм и 160 мм, металлических или композитных толстостенных труб диаметром 51 мм (только нержавейка для морских акваторий; допускается и оцинковка для пресноводных), композитных или ПВХ узловых соединительных элементов и прутков из нержавеющей стали диаметром 12 мм или композитных прутков диаметром 40 мм. В качестве палубы возможно использование твердых пород дерева, композитных и нержавеющих решетчатых настилов.

Изобретение относится к области строительства, а именно к опалубкам для литья армированного бетона, в том числе под водой, и формирования плоских и объемных бетонных конструкций. Технический результат - исключение деформаций при заполнении опалубки бетоном и при эксплуатации в приливной зоне и под водой в прибрежных зонах водоемов глубиной от 1 до 12 метров. Несъемная опалубка включает узловые соединительные элементы, трубы. Узловые соединительные элементы выполнены в виде полых объемных тел с патрубками, ориентированными под углами друг к другу, часть из них заглушена, а в другие установлены трубы. Представлены варианты выполнения узловых элементов и патрубков, расположение патрубков, выполнение внешних тяг. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Несъемная опалубка, включающая узловые соединительные элементы и трубы, при этом узловые соединительные элементы выполнены в виде полых объемных тел с патрубками, ориентированными под углами друг к другу, часть из которых заглушена, а в другие установлены трубы.

2. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что включает внешние тяги из металлического или композитного прутка, установленные в патрубки узловых соединительных элементов под углом к патрубкам с трубами.

3. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что по меньшей мере один патрубок узлового соединительного элемента выполнен с возможностью подключения к нему бетононасоса для заполнения опалубки бетоном.

4. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что включает многоразовые съемные каркасы, закрепленные на узловых соединительных элементах.

5. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что узловые соединительные элементы выполнены из полиэтилена или ПВХ, или полипропилена, или металла, или стеклопластика.

6. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве труб использованы водопроводные или газовые, или канализационные трубы.

7. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что трубы выполнены из полиэтилена или ПВХ, или полипропилена, или металла, или стеклопластика.

8. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что трубы закреплены в патрубках узлового соединительного элемента посредством сварки или замкового соединения, или приклеивания, или раструбного соединения, или фиксации на саморезы, анкеры, или клепки.

9. Несъемная опалубка по п.8, характеризующаяся тем, что, по меньшей мере, одна труба выполнена с окном в ее стенке.

10. Несъемная опалубка по п.1, характеризующаяся тем, что патрубки узловых соединительных элементов расположены соосно с возможностью сквозного размещения труб.

11. Несъемная опалубка по п.2, характеризующаяся тем, патрубки узловых соединительных элементов расположены соосно с возможностью сквозного размещения тяг.