Железобетонная плита перекрытия (варианты) Российский патент 2024 года по МПК E04B5/16 

Изобретение относится к области строительства, в частности к железобетонной плите перекрытия и покрытия для ее применения в различных конструктивных строительных системах для строительства жилых домов и объектов социальной инфраструктуры.

Конструкция плиты перекрытия может использоваться в модульных конструкциях, крупнопанельном домостроении, конструкциях сборно-монолитного каркаса, комбинированных конструкциях с использованием металлического, деревянного, композитного несущего каркаса и других.

Известна железобетонная плита или панель перекрытия, см. патент РФ № 138691 от 20.03.2014. Данная плита содержит соединенные между собой поперечными связями верхний и нижний слои арматуры, между которыми размещены пустотообразующие элементы, выполненные в виде открытой вниз полой емкости, снабженной опорной цилиндрической стенкой с отверстиями и куполообразным сводом. При этом отверстия в опорной цилиндрической стенке выполнены в ее верхней части на высоте, равной 0,95-1,0 высоты опорной стенки, объем куполообразного свода до уровня отверстий в опорной стенке заполнен пеноматериалом, а поперечные связи между слоями арматуры выполнены в виде Z-образных и/или С-образных скоб.

Недостатком такого решения является большой расход бетона и арматуры и как следствие высокий вес плиты.

Технический результат предлагаемого решения заключается в сокращении расхода бетона и арматуры, снижении трудозатрат при изготовлении плиты перекрытия и покрытия, снижения веса конструктивного элемента, повышении жесткости и несущей способности сборной объемно-модульной конструкции и каркаса здания.

Технический результат достигается тем, что железобетонная плита перекрытия по варианту 1 содержит соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры, посредством арматурного треугольного каркаса. При этом нижний слой арматуры выполнен в виде армированного бетонного слоя плиты перекрытия, содержащей в нижней части, по меньшей мере, один элемент каркаса, выполненный в виде двух параллельных стержней арматуры, соединенных с арматурой верхнего слоя, диагональными связями из арматурной стали расчетного сечения. Верхний слой арматуры представляет собой, по меньшей мере, один выполненный по длине или ширине перекрытия армированный бетонный фрагмент, содержащий центральный стержень арматуры, параллельный прутьям арматуры нижнего слоя арматуры и расположенный над стержнями нижнего слоя арматуры и между ними. При этом верхний слой арматуры закреплен на нижнем слое арматуры посредством треугольного арматурного каркаса выполненного в виде, по меньшей мере одной опоры, включающей две пары арматурных стержней, где первая пара приваривается одним концом к, соответствующим параллельным прутьям арматуры нижнего слоя арматуры и наклоненная под углом 15-60° к вертикальной поперечной плоскости, а другим концом к центральному арматурному стержню верхнего слоя арматуры, а вторая пара арматурных прутьев приваривается также, как и первая, симметрично относительно поперечной плоскости, проходящей через центральный арматурный стержень верхнего слоя арматуры в месте сварки.

Как правило, армированный бетонный фрагмент верхнего слоя арматуры представляет собой железобетонную конструкцию в сечении, образующую квадрат или прямоугольник, или круг, или трапецию, или прямоугольник со скругленной стороной.

Также армированный бетонный фрагмент верхнего слоя, помимо центрального стержня арматуры предпочтительно должен содержать дополнительные стержни арматуры, расположенные в бетонном фрагменте параллельно продольному стержню или стержням арматуры.

Железобетонная плита перекрытия по варианту 2 содержит соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры с помощью двух плоских наклонных арматурных каркасов. При этом нижний слой арматуры выполнен в виде плиты перекрытия, содержащей, по меньшей мере, один элемент крепления, выполненный в виде двух параллельных стержней арматуры. Верхний слой арматуры представляет собой, по меньшей мере, один вытянутый по длине или ширине перекрытия армированный бетонный фрагмент, содержащий два параллельных стержня арматуры, расположенные на одном уровне, параллельно стержням арматуры нижнего слоя арматуры и расположенные над стержнями нижнего слоя арматуры и между ними. При этом верхний слой арматуры закреплен на нижнем слое арматуры посредством арматурного диагонального каркаса выполненного в виде, по меньшей мере одной опоры, включающей две пары арматурных стержней, где первая пара приваривается одним концом к, соответствующим параллельным стержням арматуры нижнего слоя арматуры и наклонённая под углом 15-60° к вертикальной поперечной плоскости, а другим концом к ближайшему пруту арматуры верхнего слоя, а вторая пара арматурных прутьев приваривается так же, как и первая, симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей на заданном расстоянии от места сварки арматурных прутьев каркаса и соответствующих прутьев верхнего слоя арматуры.

Как правило, армированный бетонный фрагмент верхнего слоя по второму варианту представляет собой железобетонную конструкцию в сечении образующую прямоугольник, или трапецию.

Также армированный бетонный фрагмент верхнего слоя арматуры, помимо двух параллельных стержней арматуры может содержать дополнительные стержни арматуры, расположенные в железобетонной конструкции фрагмента параллельно двум указанным продольным стержням арматуры.

Железобетонная плита перекрытия по варианту 3 содержит соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры в бетоне с помощью металлического или композитного профиля в виде тавра или двутавра. Где верхний слой арматуры представляет собой, по меньшей мере, один вытянутый по длине или ширине перекрытия армированный бетонный фрагмент. При этом нижняя полка тавра или двутавра расположена в слое бетона на арматурном каркасе нижнего слоя арматуры, а верхняя полка тавра или двутавра расположена в слое бетона армированного бетонного фрагмента.

Также в стенке тавра или двутавра могут быть выполнены отверстия для облегчения элемента и возможности прокладки инженерных сетей.

Железобетонная плита перекрытия по варианту 4 содержит соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры в бетоне с помощью металлического или композитного профиля, образующего в сечении трапецию. Где верхний слой перекрытия арматуры представляет собой, по меньшей мере, один вытянутый по длине или ширине перекрытия бетонный фрагмент. При этом основание (под основанием понимается нижние горизонтальные грани трапециевидного профиля) профиля трапециевидного сечения расположено в слое бетона на арматурном каркасе нижнего слоя арматуры, а верхняя полка (под верхней полкой понимается верхняя горизонтальная грань трапециевидного профиля) профиля трапециевидного сечения расположена в слое бетона армированного бетонного фрагмента.

Предпочтительно чтобы полки и основания профиля трапециевидного сечения были закреплены к арматурным каркасам нижнего слоя бетона.

Как правило, бетонный фрагмент верхнего слоя представляет собой железобетонную конструкцию в сечении образующую прямоугольник, или трапецию.

Также в боковых стенках профиля трапециевидного сечения могут быть выполнены отверстия для облегчения элемента и возможности прокладки инженерных сетей.

Предлагаемая железобетонная плита перекрытия поясняется фиг. 1-16.

На фиг. 1 схематично показана плита с использованием треугольного арматурного каркаса,

на фиг. 2 схематично показана плита с использованием двух плоских наклонных арматурных каркасов,

на фиг. 3 схематично показана плита с использованием металлического профиля прямого сечения,

на фиг. 4 схематично показана плита с использованием металлического профиля трапециевидного сечения,

на фиг. 5 показан общий вид плиты с использованием треугольного арматурного каркаса,

на фиг. 6 показан общий вид плиты с использованием двух плоских наклонных арматурных каркасов,

на фиг. 7 показан общий вид плиты с использованием металлического профиля прямого сечения,

на фиг. 8 показан общий вид плиты с использованием металлического профиля трапециевидного сечения,

на фиг. 9 показаны различные исполнения верхнего армированного бетонного фрагмента для треугольных арматурных каркасов,

на фиг. 10 показаны различные исполнения верхнего армированного бетонного фрагмента для двух плоских наклонных арматурных каркасов,

на фиг. 11 показаны различные исполнения верхнего армированного бетонного фрагмента для металлических профилей прямого сечения,

на фиг. 12 показаны различные исполнения верхнего армированного бетонного фрагмента для металлических профилей трапециевидного сечения,

на фиг. 13 показан вариант укладки инженерной разводки и укладки эффективного утеплителя с использованием треугольного арматурного каркаса,

на фиг. 14 показан вариант укладки инженерной разводки и укладки эффективного утеплителя с использованием двух плоских наклонных арматурных каркасов,

на фиг. 15 показан вариант укладки инженерной разводки и укладки эффективного утеплителя с использованием металлического профиля прямого сечения,

на фиг. 16 показан вариант укладки инженерной разводки и укладки эффективного утеплителя с использованием металлического профиля трапециевидного сечения.

На фигурах позициями обозначены следующие элементы:

1 - нижний армированный слой бетона,

2 - верхний армированный бетонный фрагмент,

3 - арматура нижнего слоя бетона,

4 - арматурный треугольный или плоский каркас, соединяющий нижний армированный слой бетона и верхний бетонный армированный фрагмент,

5 - верхний арматурный стержень треугольного арматурного каркаса,

6 - металлический профиль, соединяющий нижний армированный слой бетона и верхний армированный бетонный фрагмент.

Железобетонная плита перекрытия или покрытия по первому варианту изобретения, показанная на фиг. 1, 5, 9, 13 содержит:

- нижний армированный слой бетона 1, содержащий плоский арматурный каркас 3 (например, диаметром 6 мм), залитый слоем бетона заданного проектом класса прочности, толщиной от 50 мм, (например, толщиной 60 мм) образующий нижнюю плиту перекрытия, при этом плоский арматурный каркас выполняется в виде сетки или отдельных стержней, (например, берутся стержни арматуры диаметром 6 мм и формируют ячейку арматурной сетки 100×100 мм по всей площади плиты перекрытия), см. фиг. 5, на арматурную сетку устанавливается треугольный арматурный каркас в соответствии с выполненным конструкторским расчетом (например, устанавливаются на расстоянии 615 мм друг от друга) с выполненным верхним бетонным фрагментом;

- верхний бетонный фрагмент 2, представляющий собой вытянутый по длине или ширине перекрытия монолитный элемент (может быть один или несколько, расположенных параллельно друг другу), в сечении имеющий квадратную или прямоугольную, или трапециевидную, или круглую, или квадратную со скругленной стороной форму см. фиг. 9, (например квадрат со стороной 60 мм) и у которого по центру проходит арматурный стержень треугольного арматурного каркаса 5 (например, стержень арматуры 12 мм), при этом арматурный стержень 5 расположен параллельно стержням арматуры нижнего слоя треугольного арматурного каркаса и расположен посредине над нижними арматурными стержнями;

- арматурный треугольный каркас 4, в поперечной плоскости образующий равносторонний треугольник и соединяющий нижний и верхний арматурный слой. При этом данный каркас включает верхний и нижний стержни арматуры (например, диаметром 12 мм) соединенные между собой арматурными диагональными связями с двух сторон с определенным шагом, который привариваются к верхним и нижним стержням арматуры и при этом связи наклонены под углом 15-60° к вертикальной плоскости (например, для формирования перекрытия высотой 200 мм, толщина нижнего бетонного слоя будет 60 мм, верхнего бетонного фрагмента также 60 мм и расстояния между ними определяется конструкторским расчетом), см. фиг. 1, 5, 9, 13.

При этом указанные выше примеры размеров рассчитываются в зависимости от необходимой прочности перекрытия.

Железобетонная плита перекрытия или покрытия по второму варианту изобретения, показанная на фиг. 2, 6, 10, 14 содержит:

- нижний арматурный слой бетона 1, содержащий плоский арматурный каркас 3 (например, 6 мм), залитый слоем бетона заданного проектом класса прочности, толщиной от 50 мм, (например, толщиной 60 мм) образующий нижнюю плиту перекрытия, при этом плоский арматурный каркас выполняется в виде сетки или отдельных стержней, (например, берутся стержни арматуры 6 мм и формируют ячейку арматурной сетки 100×100 мм по всей площади плиты перекрытия), см. фиг. 6, на арматурную сетку устанавливаются плоские арматурные каркасы в соответствии с выполненным конструкторским расчетом (размеры могут быть такие же, как для варианта 1) с выполненным верхним бетонным фрагментом;

- верхний бетонный фрагмент 2, представляющий собой вытянутый по длине или ширине перекрытия монолитный элемент (может быть один или несколько, расположенных параллельно друг другу), в сечении имеющий прямоугольную, или трапециевидную форму (например, прямоугольник 100*60 мм) см. фиг. 10 и у которого в центральной части проходят два, параллельных друг другу, и выполненных на одном уровне, арматурных стержня 5 плоских арматурных каркасов (например, диаметром 12 мм и расположенных на расстоянии 26 мм друг от друга). Каждый арматурный стержень плоского каркаса соединенные между собой арматурными диагональными связями с определенным шагом, которые привариваются к верхним и нижним стержням арматуры каркаса, при этом данные арматурные стержни 5 расположены параллельно нижним стержням арматуры плоских арматурных каркасов 4 (например, 12 мм, расположенных друг от друга на расстоянии 140 мм) и устанавливаются на нижний слой арматуры 1;

- арматурный плоский каркас 4, соединяющий нижний бетонный слой и верхний бетонный армированный фрагмент, при этом данный каркас включает множество арматурных диагональных связей, каждая из которых приваривается к верхнему и нижнему арматурному стержню плоского арматурного каркаса, находящихся на заданном расстоянии друг от друга параллельным нижним стержням арматуры и при этом плоские арматурные каркасы наклонены под углом 15-60° к вертикальной плоскости внутрь друг к другу (например, так же как и для первого варианта для формирования перекрытия высотой 200 мм, толщина нижнего бетонного слоя будет 60 мм, толщина верхнего бетонного фрагмента 60 мм и расстояния между ними, формирующееся арматурными диагональными связями – 80 мм), в поперечной плоскости образуют равностороннюю трапецию - и все вместе, образующие «трапециевидный» каркас см. фиг. 2, 6, 10, 14.

При этом указанные выше размеры рассчитываются в зависимости от необходимой прочности плиты перекрытия.

Железобетонная плита перекрытия или покрытия по третьему варианту изобретения, показанная на фиг. 3, 7, 11, 15 содержит:

- нижний бетонный слой 1, содержащий плоский арматурный каркас 3 выполняется в виде сетки или отдельных стержней (например, берутся стержни арматуры 6 мм и формируют ячейку арматурной сетки 100 х 100 мм по всей площади плиты перекрытия) залитых слоем бетона заданного проектом класса прочности, толщиной от 50 мм, образующий нижнюю плиту перекрытия, см. фиг. 7, (размеры могут быть такие же, как для варианта 1, 2);

- верхний бетонный фрагмент 2, представляющий собой вытянутый по длине или ширине перекрытия монолитный элемент (или несколько параллельных монолитных элементов), в сечении имеющий прямоугольную, или трапециевидную форму см. фиг. 11. Данный бетонный фрагмент для усиления в продольном направлении дополнительно может включать, арматурные стержни (размеры могут быть такие же, как для варианта 2);

- при этом в данном 3 варианте в качестве соединения верхнего и нижнего арматурных слоев используется металлический или композитный профиль в виде тавра или двутавра 6, нижние полки которого расположены в нижнем армированном бетонном слое 1, а верхние полки соответственно расположены в верхнем арматурном бетонном фрагменте 2 (при этом тавр или двутавр, подбирают в соответствии с конструкторским расчетом, чтобы между слоями было расстояние, например, 80 мм).

Также в стенках тавра или двутавра 6 могут быть выполнены отверстия, которые используются для прокладки инженерных коммуникаций в перекрытии, а их полки крепятся к арматурным стержням нижнего бетонного слоя перекрытия.

Железобетонная плита перекрытия или покрытия по четвертому варианту изобретения, показанная на фиг. 4, 8, 12, 16 содержит:

- нижний бетонный слой 1, содержащий арматуру 3, содержащий плоский арматурный каркас 3 выполняется в виде сетки или отдельных стержней (например, берутся стержни арматуры 6 мм и формируют ячейку арматурной сетки 100×100 мм по всей площади плиты перекрытия) залитых слоем бетона заданного проектом класса прочности, толщиной от 50 мм, образующий нижнюю плиту перекрытия, см. фиг. 8, (размеры могут быть такие же, как для варианта 1-3),

- верхний бетонный фрагмент 2, представляющий собой вытянутый по длине или ширине перекрытия монолитный элемент (или несколько параллельных монолитных элементов), в сечении имеющий прямоугольную, или трапециевидную форму см. фиг. 12. Данный бетонный фрагмент для усиления в продольном направлении может включать, арматурные стержни (размеры могут быть такие же, как для варианта 2),

- при этом в данном четвертом варианте в качестве соединения верхнего и нижнего арматурных слоев используется металлический или композитный профиль в виде трапециевидного сечения 6, нижние полки - основание, которого расположены в нижнем бетонном слое 1, а верхняя полка (верхняя грань профиля) соответственно расположена в верхнем бетонном фрагменте 2 (при этом размер профиля подбирают в соответствии с конструкторским расчетом, чтобы между слоями было расстояние, например, 80 мм).

Также в боковых стенках профиля трапециевидного сечения 6 могут быть выполнены отверстия, которые используются для прокладки инженерных коммуникаций в плите перекрытия.

Нижние полки металлического профиля крепятся к арматурным плоским каркасам нижнего бетонного слоя перекрытия.

Для всех предложенных выше вариантов армирование и толщина плиты выполняется в соответствии с конструкторским расчётом и требованиям опалубочного чертежа. Возможны варианты армирования бетонного слоя плиты перекрытия или покрытия с использованием сеточного армирования, отдельными арматурными стержнями или предварительно напряженной арматуры заданного проектом диаметра, а также комбинаций схем армирования в продольном и поперечном направлении.

Изготавливают предлагаемые плиты следующим образом. Сначала формируют верхний армированный бетонный фрагмент 2 вместе с арматурным каркасом 4, металлическим или композитным профилем 6. Затем на арматурный каркас нижнего бетонного слоя 1 устанавливают арматурный каркас 4 или металлический профиль 6 и закрепляют для последующего бетонирования на плоском арматурном каркасе нижнего бетонного слоя 1. После установки всех элементов конструкцию заливают бетоном заданного класса прочности, формируя нижний слой плиты перекрытия с выступающими из нее частями каркаса 4 или профиля 6. После полного набора прочности бетона нижней плиты перекрытия, выполняется распалубка плиты перекрытия или покрытия.

По периметру железобетонной плиты при ее изготовлении, в бетоне формируется шпоночное для соединения с несущим каркасом строительной конструкции и последующего омоноличивания монтажного узла для обеспечения конструктивной жесткости и при необходимости устанавливаются закладные элементы в условиях промышленного производства для выполнения сварочных соединений.

Верхний армированный бетонный фрагмент 2, укрывает продольные, арматурные прутки и поперечные и диагональные арматурные связи, верхнюю часть металлического профиля.

Верхний армированный бетонный фрагмент 2 (оголовок) служит для восприятия логистических, монтажных и эксплуатационных нагрузок объекта строительства и может иметь круглое, полукруглое, квадратное, трапециевидное, прямоугольное сечения см. фиг. 9-12.

Размер поперечного сечения верхнего армированного бетонного фрагмента 2 выполняется по результатам конструкторского расчета и должен обеспечивать защитный слой арматуры и металлического или композитного профиля бетоном в соответствии требованиями нормативной документации. При необходимости в верхний армированный бетонный фрагмент устанавливаются дополнительные продольные арматурные прутки для обеспечения необходимой несущей способности конструкции плиты.

Арматурные каркасы 4 и металлические профили 6 изготавливаются на производственных комплексах или технологических линиях индустриальным способом. Металлический профиль может иметь отверстия различной формы и размеров.

В предлагаемых конструкциях плит перекрытия и покрытия возможны варианты укладки инженерной разводки и укладки эффективного утеплителя (см. фиг. 13-16).

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к железобетонной плите перекрытия (варианты). Технический результат - повышение жесткости плиты. Железобетонная плита содержит соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры. При этом слои соединены друг с другом посредством арматурных каркасов, выполненных в двух вариантах. Верхний слой арматуры представляет собой по меньшей мере один выполненный по длине или ширине перекрытия армированный бетонный фрагмент. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Железобетонная плита перекрытия, содержащая соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры, отличающаяся тем, что верхний и нижний слои арматуры соединены посредством арматурного треугольного каркаса, где

- нижний слой арматуры выполнен в виде армированного бетонного слоя плиты перекрытия, содержащей в нижней части по меньшей мере один элемент каркаса, выполненный в виде двух параллельных стержней арматуры, соединенных с верхними диагональными связями из арматурной стали расчетного сечения,

- верхний слой арматуры представляет собой по меньшей мере один выполненный по длине или ширине перекрытия армированный бетонный фрагмент, содержащий центральный стержень арматуры, параллельный прутьям арматуры нижнего слоя арматуры и расположенный над стержнями нижнего слоя арматуры и между ними, при этом верхний слой арматуры закреплен на нижнем слое арматуры посредством треугольного арматурного каркаса, выполненного в виде по меньшей мере одной опоры, включающей две пары арматурных стержней, где первая пара приваривается одним концом к соответствующим параллельным прутьям арматуры нижнего слоя арматуры, наклонена под углом 15-60° к вертикальной поперечной плоскости, а другим концом к центральному арматурному стержню верхнего слоя арматуры, а вторая пара арматурных прутьев приваривается так же, как и первая, симметрично относительно поперечной плоскости, проходящей через центральный арматурный стержень верхнего слоя арматуры в месте сварки.

2. Железобетонная плита перекрытия по п.1, отличающаяся тем, что армированный бетонный фрагмент верхнего слоя арматуры представляет собой железобетонную конструкцию в сечении, образующую квадрат, или прямоугольник, или круг, или трапецию, или прямоугольник со скругленной стороной.

3. Железобетонная плита перекрытия по п.1, отличающаяся тем, что армированный бетонный фрагмент верхнего слоя, помимо центрального стержня арматуры, предпочтительно должен содержать дополнительные стержни арматуры, расположенные в бетонном фрагменте параллельно продольному стержню или стержням арматуры.

4. Железобетонная плита перекрытия, содержащая соединенные между собой верхний и нижний слои арматуры, отличающаяся тем, что верхний и нижний слои арматуры соединены с помощью двух плоских наклонных арматурных каркасов, где

- нижний слой арматуры выполнен в виде плиты перекрытия, содержащей по меньшей мере один элемент крепления, выполненный в виде двух параллельных стержней арматуры,

- верхний слой арматуры представляет собой по меньшей мере один вытянутый по длине или ширине перекрытия армированный бетонный фрагмент, содержащий два параллельных стержня арматуры, расположенные на одном уровне, параллельно стержням арматуры нижнего слоя арматуры и расположенные над стержнями нижнего слоя арматуры и между ними, при этом верхний слой арматуры закреплен на нижнем слое арматуры посредством арматурного диагонального каркаса, выполненного в виде по меньшей мере одной опоры, включающей две пары арматурных стержней, где первая пара приваривается одним концом к соответствующим параллельным стержням арматуры нижнего слоя арматуры, наклонена под углом 15-60° к вертикальной поперечной плоскости, а другим концом к ближайшему пруту арматуры верхнего слоя, а вторая пара арматурных прутьев приваривается так же, как и первая, симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей на заданном расстоянии от места сварки арматурных прутьев каркаса и соответствующих прутьев верхнего слоя арматуры.

5. Железобетонная плита перекрытия по п.4, отличающаяся тем, что армированный бетонный фрагмент верхнего слоя представляет собой железобетонную конструкцию, в сечении образующую прямоугольник или трапецию.

6. Железобетонная плита перекрытия по п.4, отличающаяся тем, что армированный бетонный фрагмент верхнего слоя арматуры, помимо двух параллельных стержней арматуры, содержит дополнительные стержни арматуры, расположенные в железобетонной конструкции фрагмента параллельно двум указанным продольным стержням арматуры.