Способ усиления опорного узла пролетных конструкций
Изобретение относится к строительству, в частности к восстановлению, ремонту или усилению неисправных опорных частей пролетных конструкций. Техническим результатом является повышение качества, надежности, безопасности и экономичности усиления опорного узла пролетных конструкций. Способ заключается в следующем: короткие двухконсольные прогоны опорного узла усиления устанавливают на постель из бетона или раствора, устроенную на опорных балках здания, а плавающие при монтаже траверсы проводят под пролетные конструкции с примыканием элементов усиления к сочленяющимся конструкциям, создают требуемый зазор между поверхностями соприкосновения консолей прогонов и траверс перед их стяжкой, обжимают зону анкеровки арматуры пролетных конструкций прогонами с помощью напрягаемого тяжа, закручиванием гаек на крепежные болты с натяжением приводят в соприкосновение консоли прогонов и траверс и этим включают элементы опорного узла усиления в работу. 19 з.п. ф-лы, 22 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при восстановлении, ремонте или усилении неисправных опорных частей пролетных конструкций типа балок, ригелей, прогонов, ферм и т.п.
Неисправности опорного узла появляются вследствие ошибок расчета и конструирования, некачественного производства и монтажа строительных конструкций, термических и силовых воздействий на сопряжения элементов здания в условиях взрыва, пожара, аварии. К тяжелым повреждениям узлов сочленения относятся: чрезмерные смещения опорной площадки, выколы бетона, вырыв анкеров закладных деталей, перекал бетона, выпучивание и пережог арматуры, разрушение целостности бетона в зоне анкеровки арматуры железобетонных конструкций (см. Ильин Н.Д. Техническая экспертиза зданий, поврежденных пожаром. М., Стройиздат, 1983, с. 24-25 ) [1]. Такие неисправности приводят, в основном, к сокращению размеров площадок опирания и повреждению бетона в местах сочленения пересекающихся конструкций. В эксплуатирующихся зданиях опорные узлы, имеющие повреждения, вынуждены исправлять без демонтажа конструкций. Известен способ усиления балок многопролетного здания с использованием разгружающих элементов в виде двухконосольных подпружных систем (кронштейнов), которые устанавливают на промежуточных опорах (см. Хило Е.Р., Попович B.C. Усиление железобетонных конструкций с изменением расчетной схемы и напряженного состояния - Львов, Вища школа, ЛГУ, 1976, с. 67- 77, рис. 28) [2]. При этом способе усиления на опору каркаса здания устанавливают по две ветви кронштейна в виде треугольной фермы, которые соединяют по верхнему поясу в коньковом узле, над стропильной балкой, а по нижнему поясу - в нескольких местах (узлах фермы) под низом разгружаемой балки. В этом случае опорные столики располагают на расстоянии до 1/4 пролета усиливаемой балки. Натяжение ветвей кронштейна производят за крайние узлы при помощи дополнительного устройства для натяжения. Для включения кронштейна в работу применяют фиксирующие прокладки, которые плотно закладывают между низом пролетной конструкции и упорной балочкой (2, с. 72, рис. 30). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа относится то, что применение этого способа приводит к усложнению работ по проектированию, изготовлению и монтажу устройства усиления и дополнительного устройства для натяжения разгружающего кронштейна. Применение известного способа предполагает наличие исправных частей элементов покрытия в узлах сочленения. Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ усиления, содержащий установку дополнительной опорной плиты с анкерными болтами на опираемую конструкцию, изготовление базы опирания прогонов, то есть, соединение перевернутого вниз опорного столика с прогоном сваркой с помощью двух диафрагм, установку двухконсольных консольных прогонов посредством изготовленной опорной базы на место зацепления соединяющего стержня между ними, включение в работу кронштейнов путем оттяжки консолей домкратом и подклинки выносных опор (см. Рекомендации по оценке состояния и усиления строительных конструкций промышленных зданий и сооружений. М., Стройиздат, 1989, с.46, рис.17) [3]. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа, принятого за прототип, является то, что известным способом невозможно рациональное и качественное восстановление опорного узла, имеющего значительное смещение или тяжелое повреждение опорных частей сочленяющихся конструкций. Применение дополнительной опорной базы для крепления двухконсольных прогонов приводит к многоярусности устройства усиления, увеличению сборочных деталей и усложнению устройства, увеличению трудовых затрат и материалов на изготовление. Применение прогонов и траверс в виде швеллера и тавра делает устройство громоздким, неэстетичным. Проведение монтажных сварочных работ по соединению консолей прогонов с выносными опорами с помощью пластин - накладок на высоте в помещении увеличивают трудоемкость работ, сроки их проведения, возрастают дополнительные расходы по организации и проведению огневых работ. Включение кронштейнов в работу с помощью силовых домкратов для оттяжки консолей требует специального устройства для натяжения и дополнительных фиксирующих прокладок. Сущность изобретения заключается в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в усилении, ремонте или восстановлении поврежденных опор железобетонных конструкций существующих сооружений. Технический результат - повышение качества усиления опорного узла пролетных конструкций, в том числе: упрощение операции по изготовлению и монтажу элементов усиления, повышение точности сборки устройства усиления при монтаже, устранение мокрых процессов и сварочных работ на высоте, улучшение работы элементов усиления с деталями узла сопряжения конструкций; снижение трудоемкости и сроков исправления опорных узлов, сокращение работ по демонтажу конструкций с тяжелыми повреждениями и крупными неисправностями, повышение огнестойкости металлических деталей устройства усиления, повышение точности контроля за степенью разгружения опор пролетных конструкций, упрощение включения элементов усиления в работу, снижение опасности работ при монтаже элементов усиления и повышения безопасности состояния восстановленных конструкций. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе усиления опорного узла пролетных конструкций, содержащем установку пары двухконсольных прогонов, соединение их тяжем, прикрепление траверс к прогонам и включение их в работу, особенность заключается в том, что короткие двухконсольные прогоны устанавливают на постель из бетона или раствора, устроенную на опорных балках, стягивают напряженным тяжем прогоны до упора на пролетные конструкции, продевают высокопрочные крепежные болты в отверстия на консолях прогонов и траверс, подтягивают крепежными болтами траверсы под нижние грани пролетных конструкций, создают требуемый зазор между поверхностями соприкосновения консолей прогонов и траверс перед их стяжкой, напрягают тяж, обжимая вертикальными стенками прогонов зону анкеровки арматуры пролетных конструкций, подгоняют плавающие при монтаже траверсы по месту установки их опорных поверхностей, закручиванием крепежных гаек приводят в соприкосновение консоли прогонов и траверс, включая этим элементы усиления опорного узла в работу. Величину предельно допустимого зазора Sn, мм, между сочленяющимися поверхностями консолей прогона и траверсы опорного узла усиления определяют по формуле Sn = foi+





а) средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении предназначено для использования в строительной промышленности, а именно, к способам усиления, ремонта и восстановления железобетонных пролетных конструкций зданий и сооружений;
б) для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
в) предложенный способ применен при усилении опорных узлов сочленения опорных подстропильных балок и пролетных конструкций - железобетонных стропильных балок пролетом 18 м одноэтажного двухпролетного промздания в г. Самаре, поврежденного воздействием высоких температур пожара. Размеры здания в плане 30х72 м; шаг опорных балок 18 м, шаг пролетных конструкций 6 м, число усиленных опорных узлов 12. Масса одного прогона упругой опоры усиления 30 кг, одной траверсы 15 кг. Расход металла на одно устройство усиления 101 кг. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".
Формула изобретения
Sn= foi+

где Joi - сумма прогибов консолей прогона и траверсы от нагрузки, мм;

Zmi - сумма конструктивных зазоров в местах примыкания составных элементов устройства усиления между собой и между поверхностью конструкции, мм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания требуемого зазора - S, мм, между консолями прогонов и траверс, на траверсу прикрепляют опорные столики в пролете, при S =





где h - расстояние от низа пролетной конструкции до опорной грани прогона, мм;
S - требуемый зазор между консолями прогона и траверсы перед натяжением крепежных болтов, мм,
знак перед вторым членом формулы "минус" - для шайбы, "плюс" - для опорного столика. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что для случая плотного примыкания к сочленяющимся конструкциям опорные части прогонов и их боковые поверхности, исключая вылет консолей, устанавливают в "сок" цементного раствора. 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что прогоны располагают на выравнивающем слое бетона или раствора толщиной не менее требуемого зазора S, мм, между сочленяющимися поверхностями консолей прогонов и траверс S=h, мм. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что прогоны изготавливают короткими с консолями, вылет которых принимают равным ширине траверсы с припуском на величину монтажного зазора между траверсой и опорной балкой. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения горизонтального перемещения прогонов и траверс в процессе их монтажа отверстия для крепежного болта на консоли элемента усиления делают овальной формы вдоль собственной оси прогона и траверсы. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что для улучшения работы арматуры в опорной зоне пролетной конструкции диаметр напрягаемых тяжей и их число принимают в зависимости от величины усилия обжатия зоны анкеровки. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что для упрощения элементов усиления прогоны и траверсы его выполнены из металлических отрезков уголкового профиля по расчету. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для повышения огнестойкости элементов усиления за счет уменьшения обогреваемой части периметра их сечения - прогоны и траверсы примыкают наружными гранями к опорным балкам и пролетным конструкциям. 12. Способ по любому из пп.1 и 11, отличающийся тем, что для обеспечения требуемой огнестойкости опорного узла исправленных несущих конструкций открытые металлические элементы усиления покрывают огнезащитным материалом. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что для улучшения контакта между металлом опорной поверхности траверсы с бетоном пролетной конструкции на поверхности траверсы высверливают углубления или отверстия. 14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для снижения напряжений на площадку смятия в местах опирания на траверсы пролетных конструкций траверсу выполняют в виде двух спаренных уголков, расположенных между собой на расстоянии не более удвоенной ширины траверсы. 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что при восприятии опорным узлом усиления своей нагрузки от пролетных конструкций на стенках прокатного профиля прогонов и траверс устанавливают ребра жесткости. 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что для передачи всей или части нагрузки от пролетных конструкций на прогоны и траверсы опорного узла усиления принимают крепежные болты по расчету. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что во избежание ослабления крепежных гаек в процессе эксплуатации опорного узла усиления производят закрепление гаек на крепежном болте. 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что для создания жесткого узла сочленения прогона и траверсы и повышения несущей способности устройства усиления после введения в работу опорного узла усиления крепежными болтами торцы прогонов и траверс соединяют сварным швом по расчету. 19. Способ по п.1, отличающийся тем, что для экономии высокопрочных крепежных болтов после введения ими опорного узла усиления в работу и укрепления торцов прогонов и траверс сваркой по расчету высокопрочные крепежные болты убирают или заменяют на обычные болты грубой точности. 20. Способ по п.1, отличающийся тем, что при исправлении тяжелых повреждений опорной балки в месте ее сочленения с пролетными конструкциями на верхнюю грань ее устанавливают рамку окаймления из отрезков уголка.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22