УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСИЛЕНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
DEVICE FOR BEARING STRUCTURES REINFORCEMENT

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления несущих конструкций кирпичных стен, простенков и столбов.
Известно устройство для усиления кирпичных стен, содержащее металлические полосы, установленные в ряды с шагом 1,5-3,0 м в вертикальном направлении с двух сторон стены и стянутые предварительно напряженными анкерами, установленными поперек стены с шагом 0,8-1,2 м в продольном направлении (Мальганов А.И., Плевков B.C., Полищук А.И. Восстановление и усиление ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений. Атлас схем и чертежей. Томск. Томский межотраслевой ЦНТИ, 1990, 315 с. [схема на 136 листе]).
Недостатками известного устройства являются высокая металлоемкость и трудоемкость, а также несущественное увеличение несущей способности от анкеров, установленных со значительным шагом в продольном и вертикальном направлениях.
В качестве прототипа принято устройство, используемое в известном способе усиления каменных конструкций, содержащее установленные в предварительно пробуренные отверстия напрягаемые буроинъекционные шпильки со средствами их затяжки (Ищук М.К. Усиление каменных конструкций [Текст] / М.К. Ищук, И.Г. Фролова, Е.М. Ищук // Промышленное и гражданское строительство. 2006. №8. С. 28-30, прототип).
Недостатками прототипа являются:
- во-первых, значительные габариты выступающих частей элементов усиления, что уменьшает полезный объем здания;
- во-вторых, ограниченность применения указанного усиления, например, в конструкциях, имеющих с одной из сторон облицовочный слой, или в конструкциях, имеющих в сечениях значительные линейные размеры, превышающие длину бура, образующего отверстия под элементы усиления;
- в-третьих, повышенные трудозатраты из-за необходимости дополнительной антикоррозийной и противопожарной обработки выступающих за поверхность кладки элементов усиления.
Задачей изобретения является повышение эффективности устройства для усиления несущих конструкций путем:
- уменьшения габаритов или исключения наличия выступающих частей элементов усиления;
- расширения сферы использования, в том числе, для усиления несущих элементов кирпичной кладки, имеющих облицовочный слой, или для усиления несущих элементов кирпичной кладки, имеющих значительные линейные размеры, которые превышают длину бура, образующего отверстия под элементы усиления, а также для усиления внецентренно сжатых элементов;
- повышения несущей способности путем обеспечения совместной работы конструкции с элементами усиления;
- снижения трудоемкости за счет уменьшения или полного отсутствия мероприятий по антикоррозийной и противопожарной обработке.
Для решения поставленной задачи в устройстве для усиления несущих конструкций, включающем элементы усиления, установленные и закрепленные в пробуренных в усиливаемой конструкции отверстиях, согласно изобретению, элементы усиления установлены с возможностью обеспечения совместной работы с усиливаемой конструкцией и выполнены в виде рядов из арматурных стержней, установленных на цементно-песчаном растворе в подготовленных отверстиях и образующих армированные слои по высоте усиливаемой конструкции.
Согласно изобретению, армированные слои могут быть образованы в швах кладки.
Согласно изобретению, армированные слои, расположенные в разном уровне по высоте усиливаемой конструкции, образованы соответственно из поперечных и/или продольных арматурных стержней.
Согласно изобретению, армированные слои, расположенные в разном уровне по высоте усиливаемой конструкции, образованы из арматурных стержней, соответственно наклоненных в противоположные стороны по отношению к осям поперечного сечения усиливаемой конструкции.
Согласно изобретению, арматурные стержни при значительных габаритах усиливаемого элемента, превышающих длину бура, установлены с противоположных сторон со смещением в горизонтальной плоскости с возможностью расположения внахлест в зоне осей сечения усиливаемого элемента.
Согласно изобретению, для усиления внецентренно сжатого элемента устройство дополнительно содержит расположенные на растянутой стороне вертикальные элементы усиления, прикрепленные к арматурным стержням.
Согласно изобретению, элементы усиления выполнены в виде П-образных скоб с вертикально расположенной горизонтальной частью, причем П-образные скобы расположены в шахматном порядке, при этом П-образные скобы одного ряда могут быть смещены по высоте по отношению к П-образным скобам другого ряда.
Согласно изобретению, арматурные стержни установлены с выпусками из кладки на растянутой стороне внецентренно сжатого элемента, а к выпускам присоединены вертикальные элементы усиления в виде стержней, профилей или пластин, воспринимающих растягивающие напряжения.
Согласно изобретению, арматурные стержни установлены с противоположных сторон со смещением по отношению друг к другу в горизонтальном направлении и наклонены по отношению к их поперечному расположению с возможностью образования Х-образных армированных слоев.
На фиг. 1 схематично изображен несущий элемент с установленными элементами усиления, общий вид;
на фиг. 2 схематично изображено сечение усиленного несущего элемента в уровне расположения поперечных арматурных стержней, сечение А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 схематично изображено сечение усиленного элемента в уровне расположения продольных арматурных стержней, сечение Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 схематично изображен вариант сечения усиленного элемента в уровне расположения наклоненных по отношению к осям сечения арматурных стержней;
на фиг. 5 - то же, вариант сечения в соседнем армированном ряду;
на фиг. 6 - вариант сечения усиленного элемента в уровне расположения продольных арматурных стержней, установленных с противоположных сторон;
на фиг. 7 - элемент усиления в виде П-образной скобы;
на фиг. 8 схематично изображен усиленный элемент с установленными в нем П-образными скобами, общий вид;
на фиг. 9 - то же, со скобами, установленными в шахматном порядке;
на фиг. 10 схематично изображен усиленный элемент, в котором к выпускам арматурных стержней присоединены вертикальные элементы усиления, воспринимающие растягивающие напряжения, общий вид;
на фиг. 11 схематично изображен фрагмент продольного сечения по толщине усиленного элемента с установленными с двух сторон арматурными стержнями, наклоненными по отношению к поперечному расположению;
на фиг. 12 показан разрез В-В на фиг. 11;
на фиг. 13 показан фрагмент расположения поперечных арматурных стержней в усиленном элементе.
Устройство для усиления несущих конструкций, например кирпичного простенка 1 (фиг. 1), содержит элементы усиления, образующие армированные слои для обеспечения совместной работы. В качестве элементов усиления использованы арматурные стержни 2, установленные на цементно-песчаном растворе 3 в предварительно пробуренные, например, в швах кладки отверстия 4, выполненные рядами по высоте усиливаемого несущего элемента 1. Арматурные стержни 2 в зависимости от расположения относительно осей сечения могут быть поперечными (фиг. 2) или продольными (фиг. 3). В соседних по высоте рядах усиливаемого элемента целесообразно расположение соответственно поперечных и продольных арматурных стержней, как показано на фиг. 1. Кроме того, арматурные стержни могут быть наклонно расположены по отношению к осям сечения усиливаемого элемента, как показано на фиг. 4 и фиг. 5, причем в соседних армированных слоях арматурные стержни могут быть наклонены в противоположные стороны.
При значительных габаритах длины или толщины усиливаемого элемента, превышающих длину бура, например, продольные арматурные стержни установлены с противоположных сторон со смещением в горизонтальной плоскости в поперечном направлении с возможностью расположения внахлест в зоне поперечной оси сечения усиливаемого элемента (фиг. 6).
Для усиления внецентренно сжатого элемента устройство содержит расположенные на растянутой стороне вертикальные элементы усиления, прикрепленные к арматурным стержням. При этом в качестве элементов усиления могут быть использованы, например, П-образные скобы 5 из арматурных стержней, горизонтальная часть которых расположена вертикально на растянутой стороне (фиг. 7). Ряды упомянутых П-образных скоб 5 расположены в шахматном порядке и могут быть смещены по высоте по отношению к соседним горизонтальным рядам, например на 2/3 ширины скобы (фиг. 8), или на полную ширину скобы (фиг. 9).
Кроме использования П-образных скоб для усиления внецентренно сжатого элемента могут быть использованы арматурные стержни, установленные с выпусками из кладки на растянутой стороне внецентренно сжатого элемента, причем, к выпускам присоединены вертикальные элементы усиления 6 в виде стержней, профилей или пластин, воспринимающие растягивающие напряжения (фиг. 10).
Как вариант усиления арматурные стержни могут быть установлены с противоположных сторон со смещением по отношению друг к другу в горизонтальном направлении и наклонены по отношению к их поперечному расположению с возможностью образования X-образных армированных слоев (фиг. 11, фиг. 12).
Вместе с тем, для усиления несущей конструкции возможны другие варианты образования армированных слоев путем расположения арматурных стержней горизонтальными рядами, выполненными из наклоненных к горизонтальной оси стержней, устанавливаемых с разных сторон (условно не показано).
Также данные усиления могут быть применены для усиления железобетонных конструкций.
Для реализации усиления несущей конструкции 1, например, в швах кладки буровым инструментом выполняют ряды отверстий 4, в которые после очистки и подготовки к инъекцированию вводят цементно-песчаный раствор и устанавливают арматурные стержни 2 с выжиманием излишек раствора. Таким образом, арматурные стержни закрепляют внутри кладки усиливаемого несущего элемента (фиг. 13). Согласно приведенным чертежам, допускаются различные схемы расположения и установки элементов усиления, включая установку арматурных стержней 2 с двух сторон.
Технический результат, достигаемый предложенным устройством для усиления несущих конструкций, заключается в повышении эффективности устройства за счет уменьшения габаритов или исключения наличия выступающих частей элементов усиления, сокращающих полезный объем; за счет расширения сферы использования, в том числе, для усиления несущих элементов кирпичной кладки, имеющих облицовочный слой, или для усиления несущих элементов кирпичной кладки, имеющих значительные линейные размеры, которые превышают длину бура, образующего отверстия под элементы усиления, а также для усиления внецентренно сжатых элементов; за счет повышения несущей способности при обеспечении совместной работы; за счет снижения трудоемкости в связи с уменьшением или полным отсутствием мероприятий по антикоррозийной и противопожарной обработке малогабаритных выступающих частей элементов усиления.
При этом преимущества заявляемого устройства для усиления несущих конструкций, обеспечивающие указанный технический результат, обусловлены использованием в качестве элементов усиления рядов арматурных стержней, устанавливаемых внутрь кладки в предварительно пробуренные в швах кладки отверстия на слое цементно-песчаного раствора и образующих армированные слои.