Шпренгель для усиления и обеспечения живучести изгибаемого железобетонного элемента
Шпренгель для усиления и обеспечения живучести изгибаемого железобетонного элемента предназначен для усиления железобетонных изгибаемых конструкций, получивших дефекты, либо для повышения несущей способности или уменьшения деформативности железобетонной конструкции. На верхнем поясе изгибаемой железобетонной конструкции (балке) установлены сжатые элементы, соединенные между собой по верху балки металлическими пластинами. К сжатым элементам закреплены при помощи сварки верхние стержни двух симметричных ветвей шпренгеля. На нижний пояс балки смонтированы опорные стержни, через которые осуществляется соединение нижних стержней ветвей шпренгеля. Нижние и верхние стержневые элементы соединены между собой с помощью муфт или талрепов. Этими же устройствами создается напряжение в двухветвевом симметричном шпренгеле. Двухветвевой симметричный шпренгель крепится вокруг места конструкции, получившего повреждения, либо в месте, требующем повышения несущей способности или жесткости, т.е. может по мере необходимости перемещаться по длине изгибаемой железобетонной конструкции. Технический результат - повышение нагрузочной способности, жесткости железобетонного элемента и, как следствие, обеспечение его живучести.
1 н.з. и 1 з.п. ф-лы, 2 илл.
Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам для усиления строительных конструкций, преимущественно изгибаемых железобетонных балок и плит, и может быть использована для поврежденных и неповрежденных конструкций при недостаточной их несущей способности или увеличении на них эксплуатационных нагрузок.
Известна конструкция усиления железобетонной балки, предварительно напряженной двухветвевой шпренгельной затяжкой, в которой шарнирные опоры затяжки в местах перегиба ветвей выполняют подвижными вдоль оси балки и с дополнительными тяжами, которые закрепляют в местах перегиба затяжки (Авторское свидетельство СССР 
117097 А, кл. Е04G 23/02, 1985). При этом затяжку закрепляют на торцах балки в верхней ее части, а тяжи - на торцевой грани балки ниже нейтральной оси. Тяжи выполняют с горизонтальными и наклонными участками, а в местах перегиба на нижнюю грань балки устраивают шарнирно-неподвижные опоры. Устройство тяжей позволяет создать дополнительные опоры между опорой затяжки и опорой балки. В каждой опоре возникают реакции анкерных узлов, вертикальные составляющие которых выгибают балку в направлении, противоположном действию внешней нагрузки. Известная конструкция применима для неповрежденных балочных конструкций при увеличении на них эксплуатационной нагрузки. Усиление железобетонной балки предварительно напряженной двухветвевой шпренгельной затяжкой по а. св. 117097 не пригодно для использования поврежденных конструкций, при его применении необходимо усиливать балку по всей длине, что приводит к увеличению расхода металла; крепление шпренгельных затяжек и создание напряжения с помощью анкерных натяжных узлов, расположенных только в торцах балок, может создать сложности при производстве работ, т.к. эти грани труднодоступны у эксплуатируемых конструкций.
За прототип принята конструкция вложенного шпренгеля для усиления изгибаемого железобетонного элемента для реализации способа усиления железобетонных балок (патент RU 2270903, E04G 23/00, фиг.2), состоящая из двух симметричных ветвей, закрепленных в верхней части железобетонной балки через сжатый элемент, а в нижней части - через стержень, размещенный в месте перегиба. Шпренгель установлен внутри основной шпренгельной затяжки и имеет треугольную форму, при этом напряжение в ветвях осуществляется с помощью натяжных устройств основной шпренгельной затяжки.
Основная шпренгельная затяжка с вложенным шпренгелем позволяет усилить одну или несколько зон разрушения по длине железобетонного элемента или обеспечить с помощью вложенного шпренгеля усиление конструкции в определенном, точечном, месте конструкции. Изменяя угол наклона ветвей шпренгеля, можно увеличить зону усиления, но при этом в ветвях шпренгеля необходимо будет создавать большие напряжения, а так как для элементов усиления рекомендуется использовать низкоуглеродистые стали, то возникает, в свою очередь, ограничение в достижении необходимых напряжений.
Задача полезной модели - обеспечение живучести аварийного изгибаемого железобетонного элемента, имеющего местные повреждения, или участка конструкции с предполагаемым избыточным нагрузочным резервом путем повышения несущей способности и уменьшения деформативности этого участка при низких экономических затратах.
Заявляемый шпренгель, как и прототип, состоит из двух симметричных стержневых ветвей, закрепленных между собой в верхней части железобетонного элемента, например балки, через сжатые элементы, а в нижней части - через опорный стержень, установленный по низу балки в месте перегиба ветвей.
В отличие от прототипа ветви шпренгеля согласно полезной модели выполнены трапециевидными и снабжены дополнительным опорным стержнем, расположенным по низу балки в месте второго перегиба ветвей. Отличием является то, что в состав каждой ветви дополнительно входят натяжные устройства, выполненные, например, из муфт или талрепов. Боковые стороны ветвей выполнены составными, из двух стержней. Стержни соединены между собой с помощью указанных дополнительных натяжных устройств. Сжатые элементы в верхней части железобетонного элемента, например балки или плиты, соединены между собой по верху балки (или плиты) с помощью металлических пластин. В отличие от прототипа перегиб нижних частей симметричных ветвей шпренгеля осуществляется в двух точках, обеспечивая шпренгелю трапециевидную форму, а трапециевидная форма шпренгеля может полностью охватить поврежденный либо усиливаемый участок изгибаемой конструкции и может быть закреплена в любом месте конструкции.
Предложенный шпренгель позволяет разработать конструкцию усиления, полностью охватывающую выявленную зону разрушения железобетонного изгибаемого элемента. Заявленный шпренгель с обеспечением живучести устанавливается в том месте конструкции, где имеются повреждения или недостаточна несущая способность. Предложенное техническое решение позволяет снизить экономические затраты по сравнению с прототипом в связи со снижением материалоемкости конструкции усиления, усилить только то место, где произошло повреждение, не затрагивая неповрежденных участков. Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение позволяет не только восстановить проектную несущую способность железобетонной конструкции, но и добиться повышения нагрузочной способности и жесткости конструкции в требуемых пределах, а следовательно обеспечить эксплуатацию изгибаемого элемента, несмотря на полученные повреждения, т.е. обеспечить живучесть железобетонной конструкции.
Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид изгибаемой железобетонной конструкции (балки), усиленной шпренгелем, на фиг.2 - поперечный разрез усиленной железобетонной балки.
Заявляемый шпренгель для усиления изгибаемой железобетонной балки 1 содержит нижние 2 и верхние 3 стержни в каждой ветви шпренгеля. Ветви симметрично закреплены на балке 1. В местах перегиба установлены опорные стержни 4. В верхней части ветви закреплены между собой через сжатые элементы 5. Стержни 2, 3 соединены между собой натяжным устройствами 6. Сжатые элементы 5 выполнены в виде профильных уголков и соединены по верху балки металлическими пластинами 7. Возможно иное исполнение сжатых элементов, которое не вызывает затруднений у специалистов данной области, например, в виде металлических пластин.
На изгибаемую железобетонную конструкцию (балку) 1 на верхний пояс сначала устанавливаются сжатые элементы 5, соединенные между собой металлическими пластинами 7. Затем к сжатым элементам 5 крепятся при помощи сварки верхние стержни 3. Далее к нижнему поясу балки 1 монтируются опорные стержни 4, через которые осуществляется соединение нижних стержней 3. Нижние 2 и верхние 3 стержневые элементы, составляющие двухветвевой симметричный шпренгель, соединяются между собой с помощью муфт или талрепов 6. Этими же устройствами создается напряжение в двухветвевом симметричном шпренгеле. Двухветвевой симметричный шпренгель крепится вокруг места конструкции, получившего повреждения 8, либо в месте, требующем повышения несущей способности или жесткости, т.е. может по мере необходимости перемещаться по длине изгибаемой железобетонной конструкции.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.
1. Шпренгель для усиления и обеспечения живучести изгибаемого железобетонного элемента, состоящий из двух симметричных стержневых ветвей, закрепленных между собой в верхней части железобетонного элемента через сжатые элементы, а в нижней части - через опорный стержень, установленный по низу железобетонного элемента в месте перегиба ветвей, отличающийся тем, что ветви шпренгеля выполнены трапециевидными и снабжены дополнительным опорным стержнем, расположенным по низу балки в месте второго перегиба ветвей, кроме этого, каждая ветвь дополнительно содержит натяжные устройства, например, в виде муфт или талрепов, а наклонные стороны ветвей выполнены из двух стержней и соединены между собой с помощью указанных натяжных устройств.
2. Шпренгель по п.1, отличающийся тем, что сжатые элементы в верхней части железобетонного элемента соединены между собой по верхнему поясу балки с помощью металлических пластин.
