Пространственный арматурный каркас

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) 1. Пространственный арматурный каркас, образованный соединенными между собой продольно и поперечно расположенными стержнями арматуры, отличающийся тем, что каркас выполнен в виде треугольной в поперечном сечении призмы, ребра которой образованы продольными стержнями и соединены с боковыми гранями, каждая из которых образована -образно регулярно изогнутым стержнем, вершины изгибов которого соединены с ребрами, при этом высота призмы превышает ширину ее основания. 2. Пространственный арматурный каркас по п. 1, отличающийся тем, что боковые грани соединены ребром так, что вершины изгибов соединены между собой с обеих сторон ребра. 3. Пространственный арматурный каркас по п. 1, отличающийся тем, что каждая боковая грань соединена с ребрами противоположными поверхностями. 4. Пространственный арматурный каркас по одному из пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что ребра и боковые грани выполнены из арматуры разной толщины. 5. Пространственный арматурный каркас по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что стержни каркаса соединены с помощью сварки. 6. Пространственный арматурный каркас по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что стержни каркаса соединены точечной сваркой.(56) 1. Современное состояние развития бетона и железобетона обзор. /Т.И. Мамедова и др. - М., 1992. (Сер. Строительные материалы обзор информации/ВИНИТИ. Вып. 2). 2. Свидетельство на полезную модель 6814, 1998. 3. Патент на промышленный образец 42225, 1996 4. Патент на промышленный образец 42220, 1996 (прототип). 182 Заявлена полезная модель пространственного арматурного каркаса (далее по тексту - каркас), предназначенного для изготовления железобетонных строительных конструкций и изделий. Может применяться для формирования несущих элементов, испытывающих как сжимающую, так и растягивающую изгибающую нагрузку. Известны каркасы прямоугольного или квадратного сечения с перпендикулярным (крестообразным) соединением продольной и поперечной арматуры. Для линейных элементов каркасы изготавливают использованием поперечной арматуры и сваркой ее в пересечениях с продольной арматурой. Известны каркасы, изготовленные из сеток путем гнутья в угловые, замкнутые и другие сечения 1. К точности изготовления таких каркасов особые требования не предъявляются. Известен арматурный элемент 2 для армирования железобетонных изделий, включающий соединенные в пакет металлические полосы, причем полосы соединены с помощью упруго деформируемого резинового стержневого фиксатора, армированного зигзагообразным элементом из мягкого металла. Такой арматурный элемент лучше выдерживает осевые нагрузки, чем сопротивляется изгибу. Предназначен для использования в составе колонн и подобных им опор. Известен полый внутри фасонный профиль 3 прямоугольного сечения с ребристой боковой поверхностью специально подобранных пропорций и с выступами на боковых сторонах. Армирующий профиль применяется для перекрытия значительных по размерам проемов, однако в его конструкции также отсутствуют элементы, способные нести значительные изгибающие нагрузки. Поэтому сфера его применения ограничена. Известно сборно-монолитное неразрезное перекрытие из комплексных железобетонных элементов 4 протяженной прямоугольной формы, снабженное каркасом из горизонтально расположенной арматуры в объеме модульных элементов (прототип). Использование известного каркаса решает далеко не все проблемы, которые возникают при изготовлении конструкций, при строительстве или реконструкции зданий и сооружений. В частности, реализованный в данном случае вариант сборно-монолитного принципа требует изготовления каркаса прямо на месте строительства. В основе решаемой задачи лежит проблема разработки строительного элемента для междуэтажных перекрытий жилищно-гражданских и иных зданий при их строительстве, ремонте, реставрации, реконструкции. Обязательное условие - работа без применения мощной транспортной и грузоподъемной строительной техники и необходимости оборудованных подъездных путей. Для решения задачи предложено снизить вес и габариты перекрытия так, чтобы его можно было укладывать вручную. Конструкция перекрытия сделана сборной и запатентована. Применены продольные балки, на которые вплотную поперечно устанавливают блоки специальной формы. Заявляемый каркас служит основой таких балок. Каркас выполнен в виде треугольной в поперечном сечении призмы. Боковые грани призмы образованы арматурой, которая много раз и регулярно -образно изогнута. Вершины изгибов соединены продольными арматурными стержнями, которые служат ребрами призмы. Высота призмы превышает ширину ее основания. Сущность полезной модели поясняется чертежами. Фиг. 1 - каркас, вид сбоку. Фиг. 2 - каркас, вид сверху. Фиг. 3 - каркас, вид спереди. Фиг. 4 - каркас, вид А (увеличено). Фиг. 5 - каркас, вид Б (увеличено). Каркас конструктивно выполнен из продольных ребер 1 и соединенных с ребрами 1 боковых граней 2. Каждая боковая грань 2 образована арматурой 3, изогнутой -образно. Верхние и нижние изгибы 4 арматуры 3 соединены с ребрами 1 призмы, которыми служат продольные арматурные стержни. Боковые грани 2 каркаса соединены ребром 1 так, что вершины изгибов 4 с высокой точностью соединены между собой с обеих сторон ребра 1. Боковая грань 2 соединена с ребрами 1 своими противоположными поверхностями. Допускается соединить грань 2 с ребрами 1, расположенными по одну ее сторону. Но надо учитывать, что при этом снижается не только габарит каркаса. Уменьшается его сопротивление изгибу по нормали к грани 2, т.к. ребра 1 призмы играют дополнительно роль ребер жесткости. Ребра 1 и боковые грани 2 каркаса могут быть выполнены из арматуры 3 разной толщины и соединены с помощью сварки, в частности точечной сваркой. Каркас выполнен по оригинальной схеме. Для боковых граней 2 каркаса применены заготовки из арматуры 3, предварительно -образно изогнутые так, что после сборки и соединения боковых граней 2 с продольными ребрами 1 каркас оказывается выполненным из последовательности плотно упакованных пирамид. Боковые стороны каждой из пирамид имеют форму треугольника -наиболее жесткой геометрической фигуры. Верхние или нижние изгибы 4 арматуры 3 жестко связаны продольными ребрами 1. Однако даже небольшое отклонение размеров боковых граней 2 вызывает возрастающее несовпадение изгибов 4 с разных сторон ребра 1. Это может привести к разрушению формы пирамиды, что сопровождается качественно резким снижением прочности и надежности каркаса при использовании одних и тех же материалов. Особенность конструкции заключается в том, что чем точнее выдержаны геометрические размеры боковых граней 2 и чем точ 2 182 нее совмещены вершины изгибов 4 при изготовлении каркаса, тем проще обеспечить его прочностные характеристики. Другая особенность конструкции заключается в том, как ребра 1 соединены с боковыми гранями 2. Так,размещение ребер 1 по обе стороны каждой боковой грани 2, а также боковых граней 2 по сторонам ребра 1 обеспечивает каркасу дополнительную жесткость за счет образования новых ребер жесткости и перераспределения нагрузок внутри массива реальных используемых материалов с учетом их физических размеров. В зависимости от условий применения каркас может быть изготовлен из арматуры 3 одинаковой или разной толщины. Каркас обладает высокой жесткостью и отлично выдерживает изгибающие нагрузки. Конструктивное исполнение позволяет применить каркас для изготовления балок перекрытия, на базе которых формируется сборно-монолитное часторебристое перекрытие. Однако повышенные прочностные требования, предъявляемые к таким конструкциям, вынуждают использовать в строительстве только промышленно изготовленные каркасы. Для формирования и изготовления каркасов применяется специальная сварочная машина. Не допускается изготовление каркасов с использованием электродуговой сварки в непредназначенных для этого условиях, в т.ч. малыми сериями вручную. Пример. Для изготовления каркаса используют арматуру 3 в виде стержней и/или проволоки. Заготовки арматуры 3 заправляют в специальную многоточечную машину контактной сварки. Ее основное назначение - изготовление каркасов балок часторебристых сборно-монолитных перекрытий. Машина может быть дополнительно оборудована гибочным приспособлением для формирования тождественных боковых граней 2. Машину можно перенастраивать на использование материалов разной толщины. Для арматурного каркаса применена арматурная сталь, горячекатанная, класса А- диаметром 8 мм и арматурная проволока из низкоуглеродистой стали В- и ВР- диаметром 5 мм. Ширина каркаса примерно вдвое меньше его высоты. Длина в зависимости от назначения может меняться в широких пределах. Ориентировочные габариты ширина - 80 мм высота - 155 мм. Длина каркаса - от 0,3 до 7,8 м меняется с кратностью 0,3 м. Масса каркаса составляет 1,8 кг на один метр погонный. Размеры, вес и форма изготовленных каркасов позволяют транспортировать их с максимальным использованием грузоподъемности транспортных средств, изготавливать изделия и монтировать их на объектах строительства вручную без использования специальной погрузочно-разгрузочной техники. Преимуществом предложенной технологии является возможность применение каркаса для изготовления балок непосредственно на объектах строительства, удаленных от производства железобетонных изделий. Допускается изготовление балок в предназначенных для этого условиях, в том числе малыми сериями вручную, но только с использованием профессионально сделанных заготовок сварных каркасов. Для изготовления балок каркас помещают в форму и заливают бетоном. При сооружении перекрытия по торцам оставляют небольшие выпуски для дальнейшего использования в монтаже. Балки бетонным брусом устанавливают на заранее подготовленные опоры с некоторым интервалом одна от другой. Затем на брусы соседних балок вплотную ставят специальные блоки так, что арматурный каркас остается между соседними рядами блоков. Блоки соединяют с балками и между собой. Сборку можно накрыть бетонной стяжкой. При этом каркас продолжает выполнять свои прямые функции. Конструктивное решение каркаса позволяет так же просто, как кирпичные стены, строить перекрытия на основе балок. Легко применить каркас для изготовления строительных плоскостей иного назначения брусковых перемычек, ступеней лестничных маршей, столбов, заборов, ограждений, для усиления кладок стен, венцов и ребер монолитных перекрытий и т.п. Арматурный каркас удобен для закрепления перил лестниц, мостов. Он найдет применение для формирования консольно закрепленных плит перекрытий, торцов крыш. Использование промышленно подготовленных каркасов позволяет организовать изготовление балок прямо на строительной площадке. С помощью каркаса могут быть изготовлены балки, которые легко монтировать вручную. Особенно привлекательно применение таких каркасов для изготовления перекрытий в индивидуальном строительстве, т.к. они существенно снижают материальные затраты частного застройщика. Примененный конструктивный принцип существенно сокращает объемы грузоперевозок и погрузочноразгрузочных работ с применением специальной техники. Что дает ощутимые преимущества при ремонте и реконструкции перекрытий зданий, особенно в процессе реставрации памятников архитектуры. Достаточно легко перекрыть проем в недоступных для техники местах. Можно выполнить работу без нарушения целостности основных несущих конструкций. Таким образом поставленная задача решена. Сочетание балок, изготовленных на основе предложенного каркаса в комбинации со специальными блоками, образует систему сборно-монолитных часторебристых перекрытий и обеспечивает применение совершенно новой технологии строительства. Система удобна в изготовлении и в монтаже. Может применяться для подсобных, жилых и общественных зданий, строящихся в Республике Беларусь, в том числе малыми сериями и индивидуально. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.