СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО ВОЗВЕДЕНИЯ МАССИВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2024 года по МПК E04B1/16 E04G11/00 

Область техники

Заявляемое техническое решение применяется в области строительства при возведении бетонных и железобетонных конструкций большой высоты для промышленных, гражданских, особо сложных уникальных зданий и сооружений, с повышенными требованиями, такими как отсутствие рабочих швов.

Уровень техники

Известен способ возведения конструктивных элементов здания/сооружения из монолитного железобетона и технологическая оснастка для его осуществления (RU2685586C1 от 23.10.2017, заявка: 2017137181, класс МПК E04B1/16, E04G11/20, E04G9/02), где оснастка включает подвижную опалубку, которая содержит подъемные домкраты с заключенными в гильзы стойками, на которых установлены П-образные домкратные рамы. В основании стоек домкратных рам закреплены с возможностью перемещения держатели щитов вертикальной опалубки и выносные опоры. В процессе выполнения работ опалубку опирают на ранее возведенные конструкции посредством стоек подъемных домкратов, при этом охватывающим стойки гильзам придают вращательное движение. Далее, на вновь возведенные конструкции производят установку выносных опор домкратных рам, извлекают вместе с гильзами стойки подъемных домкратов и укладывают бетон в образованные полости. Производят переустановку опалубки на возведенные конструкции посредством подъемных домкратов и цикл повторяют.

Недостатком технического решения является невозможность использования указанного способа для возведения массивных железобетонных конструкций с возможностью непрерывного бетонирования, из- за:

- взаимного расположения щитов опалубки;

- зависимости подъёма домкрата от конструкции стены;

- отсутствия возможности обхода арматурных выпусков, которые необходимо оставлять в стене;

- невозможности одновременно с бетонированием вести армирование и установку закладных.

Известен еще один способ возведения монолитных трехслойных ограждающих и внутренних стен здания и опалубочной системе для его осуществления (RU2401918C2 от 22.07.2008, заявка 2008130432, класс МПК E04B 2/84, E04G 11/00) содержащий облицовочный, теплоизолирующий и конструкционный слои при помощи ограждающей, теплоизолирующей, конструкционной и угловых опалубок, вертикально перемещаемых по стойкам и снабженных механизмом подъема и механизмом подвода и отвода щитов, связанный с установкой опалубок на горизонтальной площадке, выверкой вертикальности щитов опалубок, закладкой в опалубки слоя формуемой смеси на заданную высоту, ее уплотнение, достижение смесью заданной прочности, отвод щитов опалубок от стены и их подъем на новый уровень, подведение щитов опалубок к стене, повторение описанного цикла до возведения стен на высоту этажа. Рамы ограждающих и внутренних опалубок жестко объединены с рамами угловых опалубок в единую опалубочную систему, подъем которой на новый уровень производят по стойкам серией синхронных мелких шагов при помощи короткоходного шагового механизма подъема; ограждающая опалубка выполнена двухуровневой. При этом щиты верхнего уровня опалубки формируют теплоизолирующий слой трехслойной ограждающей стены, а щиты нижнего уровня опалубки формируют облицовочный и конструкционный слои, причем формируют одновременно все три слоя на двух уровнях, при этом теплоизолирующий слой верхнего уровня возвышается над облицовочным и конструкционным слоями нижнего уровня. Стойки в процессе подъема опалубочной системы с одного уровня на другой в пределах возводимого этажа опираются на межэтажное перекрытие предыдущего этажа, а при формировании межэтажного перекрытия данного этажа опалубочную систему поднимают выше плоскости верхнего среза конструкционного слоя стены данного этажа и фиксируют в поднятом положении подпорками, упираемыми в верхний срез конструкционного слоя и опалубочную систему, потом подтягивают вверх стойки, освобождая пространство для формирования межэтажного перекрытия. После этого формируют само межэтажное перекрытие, бетонируем его с конструкционным слоем, опускают стойки на поверхность вновь сформированного межэтажного перекрытия и убирают подпорки, потом приступают к формированию стен очередного этажа. Указанное техническое решение взято за прототип.

Недостатком технического решения является отсутствие возможности осуществления непрерывного бетонирования, так как делаются остановки в зоне междуэтажных перекрытий и стойки в дальнейшем опираются на эти перекрытия. Кроме того, в результате остановок образуется рабочий шов в бетоне, что влияет на целостность конструкции.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого технического решения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаком тождественности (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения, что соответствует критерию «новизна».

Критерий изобретения "промышленная применимость" подтверждается тем, что предлагаемое техническое решение обеспечивает принципиально иной метод использования в строительстве, а именно систему непрерывного возведения стен здания без образования рабочих швов.

Задача заявляемого технического решения является разработка системы непрерывного возведения массивных железобетонных и/или бетонных конструкций с применением подъёмного оборудования (СНВ-МЖБК), где качество готовой бетонной конструкции достигается за счёт уменьшения количества рабочих швов и трещин на поверхности, за счет непрерывного бетонирования.

Дополнительными задачами заявляемого технического решения являются:

- обеспечение работы с щитовой опалубкой любого производителя и при необходимости с опалубкой, изготовленной на месте строительства, при этом использование не потребует значительных изменений конструкции;

- удешевление и ускорение работы за счёт круглосуточного ведения её;

- уменьшения времени использования машин и механизмов;

- отсутствия необходимости сборки, разборки и перестановки опалубки и стандартных средств подмащивания (лесов, вышек и т.п.);

- дополнительной обработки и подготовки поверхностей рабочих швов и поверхности опалубки, необходимых для дальнейшего бетонирования;

- отсутствия периодов остановки работ, необходимых для набора бетоном прочности возводимой захватки.

Раскрытие сущности технического решения

Техническим решением вышеприведенной задачи является разработка системы для непрерывного возведения массивных железобетонных и бетонных конструкций, включающая, по меньшей мере, одну вертикальную неподвижную конструкцию в виде мачты и подвижную конструкцию, содержащую подмости, на которых закреплена скользящая опалубка, при этом неподвижная и подвижная конструкции соединены посредством подъемного узла, выполненного с упорной и опорной балками, объединенными, по меньшей мере, одним гидроцилиндром гидравлической системы, для обеспечения возможности синхронно с заданной технологической скоростью до 120 мм/час осуществлять вертикальный подъем подвижной конструкции по мачте для бетонирования стен и колонн. Указанное техническое решение обеспечивает непрерывное бетонирование при сооружении конструкции здания.

Возможен вариант технического решения, где подъёмное оборудование представляет собой систему гидроцилиндров, гидравлических станций, объединённых между собой с помощью рукавов высокого давления (РВД), и выполняющих функции синхронного подъёма подмостей опалубки. Указанное техническое решение обеспечивает равномерное ведение работ при возведении зданий и сооружений избегая при этом образование рабочих швов.

Возможен вариант технического решения, где гидравлическая система, представляет собой по меньше мере одну гидравлическую станцию с электрическим приводом, установленную на подъёмных подмостях и соединённая с гидроцилиндрами рукавами высокого давления. Указанное техническое решение обеспечивает синхронный подъём подмостей и опалубки.

Возможен вариант технического решения, где гидравлическая система, представляет собой по меньше мере два гидроцилиндра, установленные и закрепленные через блоки упора на подвижные подмости с одной стороны и неподвижной мачтой с другой, которые приводятся в действие гидравлическим насосом. Указанное техническое решение обеспечивает синхронный подъём подмостей и опалубки.

Возможен вариант технического решения, где гидравлическая система, представляет собой по меньше мере два домкрата, которые приводятся в действие маслостанцией, через рукава высокого давления, за счет подачи масла под высоким давлением маслонасосом. Указанное техническое решение обеспечивает синхронный подъём подмостей и опалубки.

Возможен вариант технического решения, где скользящая опалубка, представляет собой ограждающую конструкцию, установленную на подвижные подмости и закрепленную на выдвижную консоль болтами, винтовым талрепом и предназначенная для укладки бетонной смеси. Указанное техническое решение обеспечивает равномерное бетонирование по всей высоте при возведении требуемых конструкций, например зданий и сооружений.

Возможен вариант технического решения, где рабочие подмости, представляют собой - металлическую раму, покрытую деревянным настилом, элементами крепления, такими как выдвижная консоль, элементы упора и регулировки опалубки и предназначена для ведения бетонных работ на высоте. Указанное техническое решение обеспечивает устойчивое положение опалубки на всём протяжении работ.

Возможен вариант технического решения, где неподвижная часть, состоит по меньше мере из одной ж/б плиты и одной и мачты, закрепленных между собой анкерными болтами. Указанное техническое решение обеспечивает возможность установить мачту в вертикальное положение и сохранять её устойчивость.

Возможен вариант технического решения, где подвижная часть, состоит по меньше мере из подъёмного узла, щитов опалубки, объединённых в одну плоскость, с помощью элементов креплений опалубки, гидравлической системы, а также настила и ограждения, при этом объединение осуществляется за счет болтовых соединений. Указанное техническое решение обеспечивает возможность использовать это как единую жёсткую конструкцию.

Возможен вариант технического решения, где подъемный узел, представляет собой упорную и опорную балку объединённых гидроцилиндром с помощью которых она вертикально перемещается. Указанное техническое решение обеспечивает возможность перемещать конструкцию вверх и вниз.

Краткий перечень чертежей

Дополнительно отмечаем, что приложенные на фиг. 1 - 9 показывают наиболее предпочтительный вариант выполнения технического решения и не могут рассматриваться в качестве ограничения содержания технического решения, которое включает и другие варианты осуществления.

На фиг. 1 - показан общий вид СНВ-МЖБК,

Фиг. 2 - показана мачта, представляющая собой вертикальную неподвижную конструкцию и выполненная преимущественно из инвентарных конструкций ИПРС и металлической балки, с просверленными по проекту отверстиями для крепления опорных столиков (фиг. 7) при помощи металлических болтов и гаек или иных металлических стержней подходящего диаметра с резьбой под гайку.

Фиг. 3 - показана рама подмостей, представляющая собой металлическую объёмную конструкцию и выполненную преимущественно из стальных балок с рёбрами и стального уголков, которые закреплены между собой при помощи металлических болтов и гаек, а сама рама подмостей скрепляется с подъёмным узлом и навешивается на мачту.

Фиг. 4 - подъёмный узел, представляющий собой металлическую конструкцию и выполненную преимущественно из стальной балок, стальных пластин, стальных уголков, которые закреплены между собой при помощи сварки, металлических болтов с гайками, и гидроцилиндра (фиг. 5), который закреплен свободно (давая возможность перемещаться гидроцилиндру по оси отверстий в проушине и опорном столике) к опорным столикам (фиг. 7) металлическими болтами и гайками или иными металлическими стержнями подходящего диаметра с резьбой под гайку.

Фиг. 5 - гидроцилиндр, представляющий собой заводское гидравлическое устройство, которое предназначено для подъёма и опускания грузов и проводится в действие гидравлической маслостанцией.

Фиг. 6 - подъёмная рама гидроцилиндров (фиг. 5), представляющая собой металлическую конструкцию и выполненная преимущественно из стальных балок, стальных уголков, которые закреплены между собой при помощи сварки, металлических болтов с гайками.

Фиг. 7 - опорный столик, представляющий собой металлическую конструкцию, выполненную преимущественно из стального уголка и листового металла с отверстиями для креплений (болтов или иных металлических стержней подходящего диаметра с резьбой под гайку), которые закреплены между собой сваркой, и который соединяется с гидроцилиндром, который закреплен в опорном столике при помощи болтов и гаек или иных металлических стержней подходящего диаметра с резьбой под гайку.

Фиг. 8 - щит опалубки (поз. 5), представляющий собой инвентарный щит, выполненный преимущественно из металла и фанеры.

Фиг. 9 - крепление опалубки, представляющее собой металлические конструкции, выполненные преимущественно из металлических квадратных труб, металлических уголков, металлических швеллеров, металлических листов; инвентарного винтового талрепа, при этом само крепление происходит за счет инвентарных опалубочных стяжных винтов и гаек.

Где

Неподвижная часть:

поз. 1 - это мачта (фиг. 2),

Подвижная часть:

поз. 2 - это рама подмостей (фиг. 3);

поз. 3 - подъёмная рама (фиг. 4);

поз. 4 - винтовой упор, позволяющий регулировать положение щита опалубки;

поз. 5 - опалубка, представляющая собой, инвентарный щит, заводского изготовления выполненный преимущественно из металла и фанеры;

поз. 6 - подъёмная рама гидроцилиндров (фиг. 6);

поз. 7 - опорный столик (фиг. 7);

поз. 8 - гидроцилиндр (фиг. 5).

поз. 9 - ограничитель, представляющий собой изделие из уголка и стержня с резьбой необходимое для корректировки положения подвижной части на мачте (фиг. 2).

Дополнительно отмечаем, что опалубка (фиг. 6) закреплена при помощи (поз. 4) крепления опалубки (фиг. 5) к раме подмостей (фиг. 3).

Настил из пиломатериалов укладывается по рамам подмостей (фиг. 3), ограждение из металлических труб, прутков, а также пластин и гидравлическая насосная станция на фиг. не показаны.

Осуществление технического решения

В техническом решении под используемыми терминами понимаются следующие понятия:

подъемное оборудование - это гидравлическая система - предназначена для вертикального подъёма и горизонтального передвижении грузов, механизмов, пролётов мостов, состоящая из гидравлической станции с электрическим приводом, гидроцилиндров или домкратов, которые приводятся действие маслостанцией через рукава высокого давления;

мачта - несущая вертикальная конструкция из металла, воспринимающая вертикальные и частично горизонтальные нагрузки и являющаяся частью колонны;

опалубка - ограждающая конструкция для укладки бетонной смеси;

неподвижная часть - это часть конструкции, которая остаётся в неподвижном положении в процессе работы или эксплуатации;

подвижная часть - это часть конструкции, которая перемещается по отношению к неподвижной при воздействии на неё толкающего усилия, которое осуществляется с помощью подъёмного оборудования (гидравлической системы).

СНВ-МЖБК условно состоит из 2 основных частей:

неподвижная - состоящая из ж/б плит и мачты (фиг. 2);

подвижная - состоящая из рам подмостей (фиг. 3), подъёмного узла (фиг. 4), щитов опалубки (фиг. 8), креплений опалубки (фиг. 9), гидравлической системы, а также настила и ограждения.

Неподвижная и подвижная части составляют единую конструкцию, объединённую подъемным узлом (фиг. 4) позволяющую синхронно, с заданной технологической скоростью до 200 мм/час, поднимать подвижную часть, конструкцию скользящей опалубки и производить необходимые работы на высоте, связанные с бетонированием конструкций стен и колонн. Корректировка положения частей по горизонтали относительно друг друга осуществляется при помощи ограничителя (Фиг. 4 поз. 4), установленного на верхней балке подъемной рамы (фиг. 6).

Сам подъемный узел (фиг. 4), представляет собой упорную и опорную балку объединённых гидроцилиндром, с помощью которых она вертикально перемещается.

Неподвижная часть, состоит по меньше мере из одной ж/б плиты и одной и мачты (поз. 1), закрепленных между собой анкерными болтами.

Подвижная часть, состоит по меньше мере из подъёмного узла (фиг. 4), щитов опалубки, объединённых в одну плоскость с помощью элементов креплений, гидравлической системы, а также настила и ограждения, при этом объединение осуществляется за счет болтовых соединений.

Начало бетонирования с применением СНВ-МЖБК производится с отметки в диапазоне от 0,5 до 1,5 метров, в предпочтительном варианте исполнения - +1,000 метр от низа основания бетонируемой конструкции, для чего в нижней части этой конструкции, по периметру устанавливаются ряд инвентарных щитов опалубки (фиг. 8) высотой 1 м, а инвентарные щиты опалубки (фиг. 8) подвижной части устанавливаются наверх выдвижной консоли, установленную на подвижных подмостях, закрепленную за выдвижную консоль болтами и винтовым талрепом.

Подвижная часть СНВ-МЖБК перемещается по неподвижной части вверх во время производства работ, и вниз после завершения бетонирования. Подвижная часть приводиться в действие при помощи гидравлической системы (на фиг. показаны только гидроцилиндры). Использование гидроцилиндров (фиг. 5) позволяет производить плавный, равномерный подъем всей подвижной части.

Сама гидравлическая система выполнена в нескольких исполнениях:

- первое исполнение: по меньше мере одна гидравлическая станция с электрическим приводом, установленная на подъёмных подмостях и соединённая с гидроцилиндрами рукавами высокого давления;

- второе исполнение: гидравлическая система, представляет собой по меньше мере два гидроцилиндра, установленные и закрепленные через блоки упора на подвижные подмости с одной стороны и неподвижной мачтой с другой, которые приводятся в действие гидравлическим насосом;

- третье исполнение: представляет собой по меньше мере два домкрата, которые приводятся в действие маслостанцией, через рукава высокого давления, за счет подачи масла под высоким давлением маслонасосом.

СНВ-МЖБК поднимается и опускается по вертикально установленным мачтам (фиг. 2), с применением гидравлической системы (на фиг. не показано). Гидроцилиндры (фиг. 5) опираются на нижний опорный столик (фиг. 7), зафиксированный на колонне мачты (фиг. 2) при помощи болтового соединения.

Далее гидроцилиндры (фиг. 7), осуществляют плавный подъем подвижной части вдоль колонны мачты (фиг. 2), параллельно с подъёмом выполняется бетонирование, и при необходимости армирование конструкции.

Количество неподвижных и подвижных частей, зависит от необходимости обеспечить равномерный подъём подмостей, например, для конструкции шириной 100 на 100 метров необходимо 40 неподвижных частей и 400 метров подвижных частей, а для здания шириной 6 на 6метров необходимо 4 неподвижные части и 12 метров подвижных частей.

СНВ-МЖБК построена на принципе циклического подъёма грузов.

Подробный цикл перемещения состоит из следующих действий:

1. Закрепление нижних опорных столиков (фиг. 7) за колонны мачт (фиг. 2) при помощи болтового соединения;

2. Скорость подъема подвижной части расположено в диапазоне от 50 до 200 мм / час и может увеличена;

3. Закрепление верхних опорных столиков (фиг. 7) после подъема на заданную высоту при помощи болтового соединения;

4. Отсоединение нижних опорных столиков (фиг. 7) от мачт (фиг. 2);

5. Обратным ходом гидроцилиндров, осуществляется подъём нижних опорных столиков (фиг. 5) на 300 мм.

6. Закрепление нижних опорных столиков (фиг. 7) за колонны мачт (фиг. 2) при помощи болтового соединения;

7. Открепление верхних опорных столиков (фиг. 7) от колонн мачт (фиг. 2) и продолжаем подъем подвижной части.

Далее цикл повторяется по пунктам 2-7 по порядку.

Реализация технического решения поясняется на примере возведения массивной бетонной подготовки здания хранилища свежего топлива и радиоактивных отходов Ленинградской АЭС-2, где требовалось возвести указанную конструкцию высотой 12 метров и при устройстве железобетонного бетонного макета высотой 8 метров. Во время возведения конструкции подавался непрерывно бетон, что позволило сэкономить 50% времени на её возведение. За счет использования непрерывной подачи бетона снизилось количество рабочих швов, что повысило качество монолитной конструкции, её водонепроницаемость, а значит и долговечность. Непрерывная работа способствует вести работы более организовано и слажено, так как в весь процесс увязан в единое целое.

Заявляемое техническое решение, а именно система непрерывного возведения массивных железобетонных и бетонных конструкций с применением подъёмного оборудования (СНВ-МЖБК) обеспечивающей равномерный подъём скользящей опалубки, непрерывное бетонирование конструкции от начала и до полного завершения, безопасное ведение работ, сокращение сроков строительства, уменьшение трудоёмкости работ.

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройствам для возведения бетонных и железобетонных конструкций большой высоты. Технический результат – обеспечение непрерывного бетонирования конструкции от начала и до полного завершения, равномерный подъём скользящей опалубки, сокращение сроков строительства, уменьшение трудоёмкости работ. Система для непрерывного возведения массивных железобетонных и бетонных конструкций включает, по меньшей мере, одну вертикальную неподвижную конструкцию в виде мачты и подвижную конструкцию, содержащую подмости, на которых закреплена скользящая опалубка. Неподвижная и подвижная конструкции соединены посредством подъемного узла, выполненного с упорной и опорной балками, объединенными, по меньшей мере, одним гидроцилиндром гидравлической системы, для обеспечения возможности синхронно с заданной технологической скоростью до 120 мм/час осуществлять вертикальный подъем подвижной конструкции по мачте для бетонирования стен и колонн. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Система для непрерывного возведения массивных железобетонных и бетонных конструкций, включающая, по меньшей мере, одну вертикальную неподвижную конструкцию в виде мачты и подвижную конструкцию, содержащую подмости, на которых закреплена скользящая опалубка, при этом неподвижная и подвижная конструкции соединены посредством подъемного узла, выполненного с упорной и опорной балками, объединенными, по меньшей мере, одним гидроцилиндром гидравлической системы для обеспечения возможности синхронно с заданной технологической скоростью до 120 мм/час осуществлять вертикальный подъем подвижной конструкции по мачте для бетонирования стен и колонн.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлическая система выполнена в виде системы гидроцилиндров, гидравлических станций, объединённых между собой с помощью рукавов высокого давления (РВД) для синхронного подъёма подмостей и опалубки.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлическая система выполнена в виде, по меньше мере, одной гидравлической станции с электрическим приводом, установленной на подмостях и соединённой с гидроцилиндрами рукавами высокого давления.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлическая система содержит, по меньше мере, два гидроцилиндра с приводом от гидронасоса, установленные и закрепленные через блоки упора на подвижные подмости с одной стороны и неподвижную мачту с другой.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлическая система содержит, по меньшей мере, два домкрата для привода их в действие насосом маслостанции через рукава высокого давления.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что скользящая опалубка, установленная на подвижные подмости, закреплена на выдвижной консоли болтами, винтовым талрепом.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что подмости выполнены в виде металлической рамы, покрытой деревянным настилом, с выдвижной консолью, элементами упора и регулировки опалубки.

8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что элементы подвижной конструкции объединены посредством болтовых соединений.