Устройство для усиления сборных балочных железобетонных покрытий
Полезная модель относится к строительству и может быть использована при усилении железобетонных конструкций покрытий существующих зданий. Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в том, чтобы равномерно перераспределить нагрузку на колонны здания, тем самым разгрузить железобетонные балки и образовать свод покрытия в виде гиперболического параболоида (гипара). Для этого плиты усиления подняты на вертикальные металлические стойки, жестко закрепленные на железобетонных балках. Примыкающие продольные ребра смежных плит жестко закреплены на металлических стойках. Высота стоек увеличивается к противоположным концам двух противолежащих железобетонных балок. Затяжка закреплена в накрест лежащих углах крайних плит.
Полезная модель относится к строительству и может быть использована при усилении железобетонных конструкций покрытий существующих зданий.
Основными несущими элементами сборных балочных покрытий являются балки и установленные на них плиты.
Известно устройство для усиления сборных балочных железобетонных покрытий, (Е.Р.Хило, Б.С.Попович. Усиление строительных конструкций. - Львов: Вища шк.: изд-во при Львов, унте, 1986 г., стр.47-96), включающее железобетонные балки покрытия, на которые установлена шарнирно-стержневая цепь (арматурные стержни, канаты) в опорные узлы и закреплена подвесками из арматурной стали. Подвески имеют шарнирное крепление к цепи с одной стороны и резьбовое с другой. Железобетонную балку усиливают установкой шпренгеля или напряженной затяжки. Данное устройство трудоемко в исполнении.
Прототипом заявляемой полезной модели является устройство для усиления сборных балочных железобетонных покрытий по первому варианту, защищенное патентом РФ на полезную модель № 43896, опубл. 10.02.2005 Бюл.№4. По технической сущности это устройство наиболее близко для заявляемой полезной модели.
Это устройство для усиления сборных балочных железобетонных покрытий включает плиты усиления, установленные на железобетонных балках, упоры под продольными ребрами крайних плит, затяжку между крайними плитами, при этом продольные ребра смежных плит примыкают друг к другу с образованием зазора, который замоноличен, вертикальные металлические стойки, каждая из которых одним концом жестко закреплена на железобетонной балке, а на другом ее конце жестко закреплена соответствующая пара продольных ребер смежных плит усиления, при этом стойки выполнены переменной высоты с увеличением ее к середине железобетонной балки, высота стойки в середине балки составляет 1/8-1/12 ее длины, упоры жестко закреплены с плитами и железобетонной балкой. В затяжках создано напряжение, определяемое по формуле:
где 
s - напряжение в затяжках, мПа или кгс/см2;
К - коэффициент, учитывающий совместную работу балок покрытия и свода;
q - расчетная нагрузка на 1 м2 плиты, кН/м 2;
l1 - длина покрытия, м;
l2 - ширина покрытия, м;
A3 - площадь поперечного сечения затяжек, мм2. Устройство, выбранное в качестве прототипа заявляемому, повышает несущую способность покрытия. Во-первых, за счет
стоек и затяжки известное устройство для усиления сборных балочных покрытий по патенту РФ на полезную модель № 43896 позволяет разгрузить среднюю часть балок и нагрузку перераспределить на колонны, то есть усилить балки. Во-вторых, покрытие из плит работает как арочное покрытие, и плиты в этом случае становятся не изгибаемыми, а внецентренно сжатыми. Однако, для необходимого перераспределения нагрузки на балки важно соблюдение следующих условий: число плит должно быть не менее четырех, а максимальная высота стоек в середине железобетонных балок должна составлять 1/8 - 1/12 от длины балки. А также данное устройство не может решить возникающую в ряде случаев проблему повышения светоаэрации здания и его архитектурной выразительности.
Задача полезной модели - наряду с повышением несущей способности покрытия обеспечить повышение светоаэрации и архитектурной выразительности здания.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в том, чтобы равномерно перераспределить нагрузку на колонны здания, тем самым разгрузить железобетонные балки и образовать свод покрытия в виде гиперболического параболоида (гипара).
Задача решена следующим образом. Общим с прототипом является то, что устройство для усиления сборных балочных железобетонных покрытий включает плиты усиления, жестко закрепленные на железобетонных балках вертикальные металлические стойки переменной высоты, на каждой из которых закреплена
соответствующая пара продольных ребер смежных плит усиления, примыкающих друг к другу с образованием зазора, который замоноличен, упоры под продольными ребрами крайних плит усиления, жестко соединенные с этими плитами и железобетонными балками, затяжку между крайними плитами усиления. Но в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно содержит элементы для сопряжения стоек, одни из которых соединяют верхние концы стоек, другие - нижние, а третьи - противоположные концы смежных стоек, и дополнительно содержит опорные элементы для крайних плит усиления, расположенные между двумя железобетонными балками и жестко с ними закрепленные, кроме этого продольные ребра плит усиления снабжены дополнительными упорами, которые жестко закреплены на верхних элементах сопряжения стоек, при этом высота стоек увеличивается к противоположным концам двух противолежащих железобетонных балок, а затяжка закреплена в накрест лежащих углах крайних плит усиления. Такая конструкция устройства для усиления сборных балочных покрытий образует покрытие в виде гиперболического параболоида (гипара).
Технический результат достигается тем, что при реализации полезной модели из плит усиливаемого покрытия образуют посредством приспособлений свод типа гиперболического параболоида и укрепляют плиты в новом положении фиксирующими элементами.
Это ведет к изменению первоначальной статической работы конструкции покрытия: плиты покрытия, которые до переоборудования
работали как изгибаемые конструкции, в составе поля гипара работают в основном на сжатие и растяжение, что усиливает в целом сборное железобетонное балочное покрытие. Сборные балочные железобетонные покрытия разгружают полностью или частично в зависимости от действующих дополнительных нагрузок на покрытия, а также их технического состояния. Поскольку данная конструкция имеет форму гиперболического параболоида, крайние плиты усиления приподняты, и, при использовании дополнительных светопрозрачных панелей такое покрытие позволяет повысить светоаэрацию здания, и форма гиперболического параболоида к тому же повышает архитектурную выразительность здания.
Данная совокупность отличительных признаков в известных источниках не найдена. Решение обладает критерием «новизна».
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4. На фигуре 1 изображен общий вид устройства для усиления сборных балочных железобетонных покрытий, на фиг.2 - узел I на фиг.1, на фиг.3 - узел II на фиг.1, на фиг.4 - узел III на фиг.1.
Заявляемое устройство содержит железобетонные балки 1, уложенные на колонны 2; плиты усиления 3; металлические стойки 4; верхние элементы 5, сопряженные со стойками 4 и выполненные в виде уголков; упоры для плит 6; элементы 7, которые соединяют противоположные концы стоек 4; нижние элементы 8, элемент крепления 9 опорных элементов 10 и 11 к плитам 3; затяжку 12; муфту 13 для натяжения затяжки 12; мелкозернистый
бетон 14; болтовые соединения 15 и шайбы 16 для крепления элементов сопряженного элемента 9 к плитам 3; угловые элементы 17, шайбы 18 и гайки 19 для установки затяжки 12. Опорные элементы 10, 11, элементы их крепления 9 и элементы 7 для сопряжения стоек 4 могут быть выполнены в виде уголков.
Пример конкретного исполнения.
В качестве примера конкретного исполнения рассмотрим устройство усиления сборного железобетонного балочного покрытия одноэтажного промышленного здания (фиг.1), выполненного из сборных ребристых железобетонных плит (3000×12000×350), уложенных на железобетонные строительные конструкции длиной 18000 мм. Способ осуществляют следующим образом. Сначала разгружают покрытие здания. Для этого снимают кровлю, утеплитель, пароизоляцию, расчищают швы между поднимаемыми плитами 3 и балками 1. Плиты 3 поочередно поднимают на расчетную высоту при помощи механических и гидравлических домкратов и устанавливают стойки 4 из прокатного металла под опоры поднятых плит. Стойки 4 на сварке сопрягают с плитами 3 и элементами 5, 7 и 8 из прокатного металла.
К элементам 5 устанавливают дополнительные металлические упоры б, воспринимающие сдвигающие усилия. Далее вдоль продольных ребер крайних плит устанавливают на клею и болтовых соединениях 15 с шайбами 16 металлические элементы 9 (фиг.1, 3), к которым крепятся опорные элементы 10 и 11. В противоположных наружных углах двух крайних плит усиления 3 (фиг.1) просверливают отверстия для установки затяжки 12, устанавливают
затяжку 12 из арматурной стали. По концам затяжки 12 под гайки 19 устанавливают угловые элементы 17 и шайбы 18 (фиг.4). Далее устанавливают опалубку снизу плит 3 и заполняют швы между плитами мелкозернистым бетоном 14 (фиг.2). После набора прочности бетоном в швах плит 3 натягивают затяжку 12 при помощи стяжной муфты 13 до необходимого снижения усилий в стойках 4 (фиг.1). Предложенное устройство позволяет после набора прочности бетоном 14 (фиг.2) в швах между плитами и контроля качества выполненных работ восстановить кровлю путем укладки утеплителя и наклейки рулонного ковра на мастиках.
Заявляемое устройство, используемое в реконструкции покрытия, по сравнению с известным позволяет повысить несущую способность покрытия, а также повышает светоаэрацию и архитектурную выразительность здания.
1. Устройство для усиления сборных балочных железобетонных покрытий, включающее плиты усиления, жестко закрепленные на железобетонных балках вертикальные металлические стойки переменной высоты, на каждой из которых закреплена соответствующая пара продольных ребер смежных плит усиления, примыкающих друг к другу с образованием зазора, который замоноличен, упоры под продольными ребрами крайних плит усиления, жестко соединенными с этими плитами и железобетонными балками, затяжку между крайними плитами усиления, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит элементы для сопряжения стоек, одни из которых соединяют верхние концы стоек, другие - нижние, а третьи - противоположные концы смежных стоек, и дополнительно содержит опорные элементы для крайних плит усиления, расположенные между двумя железобетонными балками и жестко с ними закрепленные, кроме этого продольные ребра плит усиления снабжены дополнительными упорами, которые жестко закреплены на верхних элементах сопряжения стоек, при этом высота стоек увеличивается к противоположным концам двух противолежащих железобетонных балок, а затяжка закреплена в накрест лежащих углах крайних плит усиления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элементы для сопряжения стоек и опорные элементы выполнены в виде металлических уголков.
