Сборная железобетонная форшахта многократного применения
Владельцы патента RU 2639766:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) (RU)
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении подземных конструкций типа «стена в грунте», а именно для устройства форшахты, применяемой при выполнении монолитной траншейной «стены в грунте». Сборная железобетонная форшахта состоит из сборных железобетонных элементов Г-образного сечения, соединенная посредством закладных металлических пластин. Элементы форшахты соединяются посредством не менее двух шпонок, заведенных в штрабы, шпонки армированные. На верхних ребрах сборной форшахты в одной плоскости с поверхностью бетона смонтированы металлические закладные уголки, которые анкерятся в бетон. Технический результат состоит в повышении жесткости, несущей способности и надежности узлов сопряжения элементов сборной форшахты, уменьшении трудозатрат, повышении качества монтажа конструкции, в обеспечении ее долговечности и ремонтопригодности, что гарантирует многоразовое использование конструкции форшахты и значительное уменьшение ее стоимости. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении подземных конструкций типа «стена в грунте», а именно, для устройства форшахты, применяемой при выполнении монолитной траншейной «стены в грунте».
Известна монолитная железобетонная форшахта [ТК Сооружение ведущих конструкций станций метрополитена методом «стена в грунте», ВПТИТРАНССТРОЙ, 1986; СТП 014-2001 Конструкция и технология сооружения траншейных стен в грунте для объектов транспортного строительства. М., Корпорация «Трансстрой», 2001] Г-образного или прямоугольного сечения, состоящая из арматурного каркаса и бетона. Производство монолитной железобетонной форшахты выполняется непосредственно на строительной площадке и включает в себя следующие работы: монтаж опалубки, сборка и установка в проектное положение арматурных каркасов, укладка бетонных смесей в опалубку, уход за свежеуложенным бетоном, распалубочные работы. В перечень необходимых работ в зависимости от погодных условий могут быть включены дополнительные мероприятия [СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции] такие, как электропрогрев бетона, использование термоопалубки, устройство тепляков, укрытие поверхности свежеуложенного бетона различными влаго- и теплозадерживающими материалами.
Монолитная железобетонная форшахта имеет следующие недостатки:
- высокие трудозатраты, связанные с большим количеством выполняемых операций;
- большая продолжительность работ, связанная с необходимым технологическим перерывом по выдерживанию свежеуложенного бетона;
- необходимость дополнительных мероприятий по производству работ при низких отрицательных и высоких положительных температурах окружающего воздуха.
Наиболее близким к изобретению аналогом является сборная железобетонная форшахта [СТП 014-2001 Конструкция и технология сооружения траншейных стен в грунте для объектов транспортного строительства. М., Корпорация «Трансстрой», 2001; СТО НОСТРОЙ 2.5.74-2012 Устройство «стены в грунте». М., БСТ, 2014]. Данная конструкция состоит из сборных железобетонных элементов Г-образного или прямоугольного сечения, соединенных между собой посредством закладных металлических пластин, с последующим омоноличиванием стыков цементными растворами. Сборные элементы производятся на заводах ЖБИ, готовые изделия поставляются на строительную площадку различными видами транспорта, монтаж элементов в проектное положение производится с помощью подъемно-транспортных машин.
Сборная железобетонная форшахта имеет следующие недостатки:
- отсутствие надежного крепления сборных элементов между собой;
- большая трудоемкость соосного монтажа элементов;
- отсутствие признаков у сборных элементов, обеспечивающих их сохранность при монтаже конструкции «стены в грунте» и тем самым, допускающих их многократное использование.
Ввиду перечисленных недостатков сборная форшахта не выполняет свои функции в полном объеме, что ведет к понижению качества конструкции «стены в грунте», также конструкция сборной форшахты не обеспечивает многократное ее использование, что лишает ее каких-либо преимуществ по сравнению с монолитной. В связи с чем сборная форшахта практически не применяется в строительстве.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении жесткости, несущей способности и надежности узлов сопряжения элементов сборной форшахты, уменьшении трудозатрат и повышении качества монтажа конструкции, обеспечении ее долговечности и ремонтопригодности, что гарантирует многоразовое использование конструкции форшахты и значительное уменьшение ее стоимости.
Сборная железобетонная форшахта включает универсальный смежные сборные элементы форшахты 1 со шпонками 2 с одной стороны элементов и штарабами 3 с другой стороны элементов соответственно. Данный признак обеспечивает жесткость и высокую несущую способность узла соединения элементов, а также гарантирует их соосность в сборе. Шпонка 2 может иметь форму четырехугольной призмы, положенной на боковую грань (в основании призмы лежит прямоугольная трапеция). Форма штрабы 3 повторяет форму шпонки 2, при этом каждый из ее размеров превышает соответствующий размер шпонки 2 на 10 мм. Таким образом между поверхностью шпонки и штрабы предусматривается технологический зазор 5 мм с каждой стороны. Конфигурация шпонки и штрабы являются признаком, позволяющим повысить технологичность и уменьшить трудозатраты по монтажу сборных элементов. Шпонка может армироваться продольными арматурными стержнями не менее ∅12 мм, поперечной арматурой не менее ∅8 мм, конструктивной арматурой - сетками не менее ∅4 мм с шагом не более 100×100 мм.
Универсальный сборный элемент форшахты оснащен закладным металлическим уголком 4 по всей длине элемента и металлическим уголком 5 в местах стыков элементов форшахты. Металлические закладные уголки 4 и 5 располагаются в одной плоскости с бетонной поверхностью элемента и могут анкериться в бетон элемента с помощью арматурных стержней 6 или распорных анкеров не менее ∅8 мм. Данный признак позволяет сохранить целостность сборных элементов форшахты в процессе разработки траншеи и ее бетонирования, а также обеспечивает совместную работу элементов благодаря их дополнительному соединению с помощью металлических накладок 7.
В качестве материала элемента может использоваться бетон класса В25, марки F300W12. Защитный слой рабочего армирования - не менее 40 мм. В него между рабочим армированием и внешней поверхностью элемента может быть установлена сварная сетка 8 не менее ∅4 мм с шагом стержней не более 100×100 мм и защитным слоем 20 мм. Нижний угол элемента форшахты 1, который соприкасается с оборудованием для разработки траншеи «стены в грунте», может иметь подрезку - вут 9 величиной не менее 50 мм. Данные признаки повысят ремонтопригодность, увеличат прочность и долговечность сборных элементов, что повышает жизненный цикл изобретения и способствует его многократному использованию.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена сборная железобетонная форшахта, общий вид. На фиг. 2 представлена конструкция соединения закладных уголков смежных элементов, разрез Д-Д
Сборку железобетонной форшахты производят следующим образом. Поверхность шпонок 2 и штраб 3 очищают от загрязнений грунтом, бентонитовым раствором, бетонным молочком. Затем их поверхности смазывают опалубочной эмульсией. Производят строповку сборного элемента 1 и подачу автомобильным краном к месту установки на первой захватке. Сборный элемент монтируют в проектное положение на выровненное основание в виде песчаного подстилающего слоя. Следующий сборный элемент 1 после аналогичных операций при натянутых стропах соединяют с установленным элементом 1 посредством заведения шпонок 2 в штрабы 3. Технологический зазор и конфигурация шпонок и штраб обеспечивают технологичность данной операции.
После плотной стыковки смежных элементов и выверки их осей металлические закладные уголки 4, 5 элементов соединяются с помощью сварных швов через накладки из металлических пластин 7.
Работы выполняются захватками. При этом длина захватки сборной форшахты при поочередном методе разработки траншеи для «стены в грунте» должна превышать в плане пять захваток по разработке траншей, армированию и бетонированию «стены в грунте». Крайние сборные элементы обеспечивают фиксацию в проектном положении осей форшахты в пределах захваток по устройству «стены в грунте». При наборе необходимой прочности бетоном на первых трех захватках начинают демонтаж сборных элементов форшахты и монтаж в направлении производства работ при сохранении требований к длине захватки форшахты. Данное условие определяет необходимое минимальное потребное количество сборных элементов на фронт работ для одной установки по разработке траншей для «стены в грунте». Это количество при данном методе разработки траншеи может составлять 14 шт. при одинаковой длине захватки по устройству «стены в грунте» и сборных элементов форшахты. При последовательном методе разработки траншеи длина захватки форшахты должна превышать в плане три захватки по устройству «стены в грунте». При наборе необходимой прочности бетоном «стены в грунте» на первых двух захватках начинают демонтаж сборных элементов форшахты и монтаж в направлении производства работ при сохранении требований к длине захватки форшахты. Количество потребных сборных элементов форшахты в данном случае может составлять 10 шт. при одинаковой длине захватки по устройству «стены в грунте» и сборных элементов форшахты.
1. Сборная железобетонная форшахта, состоящая из сборных железобетонных элементов Г-образного сечения, соединенная посредством закладных металлических пластин, отличающаяся тем, что элементы форшахты соединяются посредством не менее двух шпонок, заведенных в штрабы, шпонки армированные, на верхних ребрах сборной форшахты в одной плоскости с поверхностью бетона смонтированы металлические закладные уголки, которые анкерятся в бетон.
2. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что шпонки и штрабы имеют форму четырехугольной призмы с основанием в виде прямоугольной трапеции.
3. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что форма штрабы повторяет форму шпонки элементов форшахты, при этом каждый из ее размеров превышает соответствующий размер шпонки на 10 мм.
4. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что нижний угол элементов форшахты, который соприкасается с оборудованием для разработки траншеи «стены в грунте», может иметь подрезку - вут величиной не менее 50 мм.
5. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что защитный слой рабочего армирования элементов форшахты составляет не менее 40 мм и в него устанавливается сварная сетка не менее ∅4 мм с шагом стержней не более 100×100 мм и защитным слоем 20 мм.
6. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена из бетона класса В25, марки F300W12.
7. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что шпонки армируются продольной арматурой не менее ∅12 мм, поперечной арматурой не менее ∅8 мм, конструктивной арматурой - сетками не менее ∅4 мм с шагом не более 100×100 мм.
8. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что металлические закладные уголки анкерятся в бетон с помощью арматурных стержней не менее ∅8 мм.
9. Сборная железобетонная форшахта по п. 1, отличающаяся тем, что металлические закладные уголки анкерятся в бетон с помощью распорных анкеров не менее ∅8 мм.
