АНКЕРНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗГРУЖЕНИЯ ОПОРНЫХ КОНСОЛЕЙ

"Анкерное устройство разгружения опорных консолей" относится к области строительства, ремонта и модернизации зданий, а именно к конструкциям опорных узлов сопряжения прогонов междуэтажных перекрытий с несущими стеновыми панелями и может быть использовано при их реконструкции.
Известны и, как правило, применяются для разгружения опорных консолей решения, в которых предусматривается устройство пристенных колонн изнутри или снаружи здания по варианту производства работ «без отселения жильцов», т.к. для отселения жильцов обычно отсутствует жилой фонд для временного проживания[1], [2], [3].
Выполнение работ в соответствии с этими решениями по усилению зданий серии 1-335 с неполным каркасом в течение 2005-2008 гг. в гг.Омске и Юрге Кемеровской области показали, что общий расход металлопроката для одного 4-секционного 5-этажного дома для варианта устройства пристенных колонн внутри здания составил 29,0 т., а для варианта устройства пристенных колонн снаружи здания - 69,0 т. При этом основной расход металла из общих работ по усилению приходится на устройство колонн [4], [8].
Высокий уровень морального и физического износа жилых домов первых массовых серий требует принятия незамедлительных мер по обеспечению безопасности их дальнейшей эксплуатации.
Следует отметить, что наиболее остро стоит проблема обеспечения безопасности эксплуатации крупнопанельных жилых домов серии 1-335 с неполным каркасом. Эта проблема существует долгое время и в настоящее время еще более обостряется.
Жилые дома указанной серии построены во многих городах Российской Федерации, общая площадь жилого фонда таких домов составляет 28,2 млн.кв.м., в том числе в г.Омске - 0,57 млн.кв. м. [5, 6].
Анализ применяемых проектных решений повышения надежности опорных узлов показывает, что в этих целях предусматривалось подведение колонн различных конструкций (металлических, железобетонных) изнутри здания (вариант 1), где требуется выполнить работы внутри заселенных квартир (без отселения жильцов) по частичной разборке перегородок в местах примыкания к наружным стенам для возможности установки колонн с последующей заделкой разобранных перегородок. При этом значительные затруднения вызывают работы, необходимые для обеспечения надежности стыковочных узлов
существующих прогонов и вновь устанавливаемых колонн, а также большой объем разборки и последующей заделки проема для установки новых колонн.
При установке колонн снаружи, передача нагрузок с опорных узлов прогонов осуществляется через металлические тяжи на новые колонны (вариант 2). При этом объемы работ внутри квартир резко сокращаются, но увеличивается ориентировочно в 2,5 раза расход металла на устройство колонн. К преимуществам рассматриваемого варианта 2, безусловно, можно отнести многократное уменьшение строительных работ внутри квартиры по сравнению с вариантом 1, а также наличие сопутствующих возможностей по надстройке зданий, по усилению балконных и карнизных плит за счет дополнительного крепления их к новым наружным колоннам. Однако при этом требуется обязательное утепление колонн, что увеличивает стоимость работ в целом. Применение взамен металлических колонн железобетонных стоек отличается еще большей трудоемкостью. Опыт устройства стальных наружных колонн в Омске (работы начаты на 8 жилых 5-этажных 4-секционных домах серии 1-335 с неполным каркасом с июля месяца 2008 г.) показал, что время, необходимое на установку колонн с устройством поэтажных узлов, составляет 4 месяца
Разгружение опорных узлов железобетонных плит перекрытий, опирающихся на наружные торцевые стены, предусматривало устройство пристенных прутковых ферм. Установка прутковых ферм осуществлялась внутри квартир с опиранием на все те же новые пристенные колонны, устанавливаемые также изнутри квартир. Таким образом, проживание в торцовых квартирах становилось несовместимым с ведением строительных работ в таких объемах.
Недостатком этих решений (варианты 1 и 2), как правило, является то, что вышеуказанные конструктивные решения намечались к реализации без отселения жильцов и поэтому не получили массового практического применения. Это объясняется высокой трудоемкостью работ в стесненных условиях и большими неудобствами для жильцов, кроме того, при осуществлении варианта 2 возникают трудности в связи с необходимостью возведения фундаментов и установкой на них несущих конструкций (колонн) высотой, равной высоте здания, чем обосновывается их значительная масса и стоимость.
Одним из основных технических дефектов домов серии 1-335 с неполным каркасом является конструкция опорных узлов сопряжения прогонов междуэтажных перекрытий с металлическими консолями из двух швеллеров №12 [6], [7]. Нагрузка от прогона передается на металлические консоли, затем на железобетонное ребро несущей стеновой панели. Сутью технического дефекта является снижение прочности металлической консоли за счет уменьшения ее сечения в связи с наличием коррозии.
Выше описанная конструкция опорного узла выбрана в качестве ближайшего аналога предлагаемому «Анкерному устройству разгружения опорных консолей», предназначенного для передачи опорных усилий прогонов междуэтажных перекрытий на наружную стеновую панель.
Конструкция опорного узла ближайшего аналога представляет собой стальную консоль из двух швеллеров №12, заделанных в несущие ребра стеновых панелей. Консоль закрывают утеплителем - пенобетоном и раствором. Несущая консоль в таком исполнении недоступна для осмотра и усиления, но, являясь теплопроводным включением в конструкцию стеновой панели, т.к. пересекает собой утеплитель, представляет собой очаг образования конденсата, который вызывает коррозию металла.
Стальную консоль (швеллер 12) заделывают при изготовлении панели, в железобетонное вертикальное ребро, которое также является теплопроводным включением трехслойной панели, что иногда называют «мостиком холода». Наличие коррозии объективно неизбежно во всех без исключения узлах. При этом вышеуказанные консоли, как правило, поражены коррозией на 15÷35% от площади поперечного сечения [2]. Конденсат не только уменьшает надежность прочностных характеристик, но и приводит к нарушению эксплуатационных показателей.
Предлагаемой полезной моделью «Анкерное устройство разгружения опорных консолей» решается задача повышения надежности узла сопряжения прогонов междуэтажных перекрытий с наружными несущими стеновыми панелями за счет устройства для разгружения стальной консоли с передачей нагрузки от прогона непосредственно на стеновые панели при помощи анкерных тяжей.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является:
- улучшение работы опорного узла прогона,
- сокращение трудоемкости и сроков работ,
- восстановление прочности узла сопряжения прогона междуэтажного перекрытия с наружной несущей стеновой панелью,
- сохранение качества эксплуатационных характеристик,
- улучшение теплоизоляции;
Для достижения указанного технического результата «Анкерное устройство разгружения опорных консолей», содержит анкерный лист, вертикальные ребра жесткости,
опорный лист, упорный уголок с отверстиями, опорный уголок под прогон, два анкерных тяжа, шайбы, гайки и опорную шайбу.
Новые существенные признаки:
Анкерные тяжи,
анкерный лист,
вертикальные ребра жесткости,
опорный лист,
упорный уголок с отверстиями
термонакладка.
Перечисленные новые существенные признаки вместе с известными признаками позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны. За счет имеющегося в устройстве опорного уголка под прогон и опорной шайбы анкерные тяжи крепят с внутренней стороны стеновой панели, т.е. внутри помещения. С помощью анкерного листа, вертикальных ребер жесткости, опорного листа, упорного уголка с отверстиями для анкерных тяжей, шайб и гаек закрепляют концы анкерных тяжей с внешней, (уличной) стороны стеновой панели. За счет термонакладки, представляющей собой короб, специально изготовленный с учетом требований к архитектурному решению фасадов, заполненный эффективным утепляющим материалом, закрепленной на стене поверх металлоизделий, исключается образование «мостика холода». Утепляющим материалом служит минеральная вата. Она является достаточно долговечным и прочным материалом, хорошо выполняющим не только важную функцию сохранения тепла, но и исключает образование конденсата на металлоизделиях, находящихся внутри стеновой панели.
Благодаря такой конструкции, разгружение существующих опорных консолей узла сопряжения прогонов со стеновыми панелями, происходит за счет передачи нагрузки сжатия на вертикальные несущие ребра стеновых панелей при помощи анкерных тяжей. Результаты расчетов на местное сжатие (смятие) вертикальных несущих ребер железобетонных стеновых панелей показывает, что совокупное давление сжатия от воздействия «Анкерного устройства разгружения опорных консолей» не превышает проектной прочности бетона.
Следует отметить, что при проектной марке бетона панелей стен М200 (класс бетона В 15), [7], результаты инструментальных обследований ультразвуковым прибором УК 1401 М в октябре 2008 года позволили определить фактическую прочность бетона в пределах от
2
235 (23,5 МПа), до 278 кгс/см (27,8 МПа), что превышает проектную М200 (В15). Следовательно, фактическое давление сжатия от воздействия анкерного устройства не превышает также и фактической прочности бетона.
В совокупности все признаки позволили создать техническое решение, превосходящее ближайший аналог по техническому результату. Показателем технического результата является технический эффект, заключающийся в улучшенной, по сравнению с ближайшим аналогом работе опорного узла прогонов; сокращении трудоемкости и сроков работ;
восстановлении прочности узла сопряжения прогона междуэтажного перекрытия с наружной несущей стеновой панелью; сохранении качества эксплуатационных характеристик, улучшении теплоизоляции.
Аналоги предлагаемой полезной модели представлены фотоизображениями.
Фиг.1 - усиление при помощи колонн, устанавливаемых в квартире, выполненное в пределах первого этажа (по варианту 1),
Фиг.2 - усиление при помощи колонн наружного каркаса (по варианту 2),
Предлагаемое «Анкерное устройство разгружения опорных консолей» представлено, чертежами и схемой.
На фиг.3-7 представлено анкерное устройство разгружения опорных консолей. Фиг.8 - общая схема размещения анкерного устройства по вертикали. Позиции на фиг.3-7 обозначают:
1. Анкерный лист,
2. вертикальные ребра жесткости,
3. опорный лист,
4. упорный уголок с отверстиями для анкерных тяжей,
5. опорный уголок под прогон,
6. анкерные тяжи,
7. шайбы, гайки,
8. опорные шайбы,
9. термонакладка.
"Анкерное устройство разгружения опорных консолей» состоит из анкерного листа (1), вертикальных ребер жесткости (2), опорного листа (3), упорного уголка с отверстиями для
анкерных тяжей (4), опорного уголка под прогон (5), анкерных тяжей (6), шайб, гаек (7), опорных шайб (8), термонакладки (9).
"Анкерное устройство разгружения опорных консолей" осуществляется следующим образом: перед установкой устройства в вертикальный и горизонтальный шов стеновых панелей на глубину опорного листа 3 (фиг.3) и вертикальных ребер жесткости 2 (фиг.4) при помощи электронных измерительных приборов (например, проектор отверстий РХ 10 фирмы «Hilti») определяют расположение существующего прогона. Контур поперечного сечения прогона наносится маркером на наружную поверхность стены.
При помощи электронного прибора ферроскан PS 200 определяют расположение и диаметр арматуры в несущих железобетонных ребрах стеновых панелей и величину защитного слоя, просверливают отверстия ⌀26 мм. в зоне несущих ребер стеновых панелей. После завершения подготовительных работ, устанавливают анкерное устройство разгружения опорных консолей в швы панелей на растворе с использованием быстротвердеющих и расширяющих цементов, устанавливают опорный уголок 5 с анкерными тяжами 6 и производят фиксацию тяжей с использованием динамометрического ключа. Крутящий момент при затягивании гаек 7 должен обеспечить натяжение анкерного тяжа 6, обеспечивающее полную разгрузку опорных консолей С12 для передачи нагрузки в опорных узлах прогонов полностью на анкерное устройство.
После выполнения вышеуказанных работ производят декоративную облицовку опорного уголка 5 в квартире и установку термонакладки 9 на анкерное устройство для разгружения опорных консолей на стеновой панели для исключения образования «мостика холода». Общая схема размещения «Анкерного устройства для разгружения опорных консолей» поэтажная показана на фиг.8.
Предлагаемая полезная модель не ограничивается данным описанием и выше представленными чертежами. При этом остаются возможности различных ее модификаций, в частности, с точки зрения конструкции различных элементов предлагаемого устройства или в результате эквивалентной технической замены этих элементов без выхода за рамки области правовой защиты данного устройства.
При осуществлении полезной модели был достигнут требуемый технический результат:
улучшение, по сравнению с ближайшим аналогом работы опорного узла прогонов,
сокращение трудоемкости и срока работ, восстановление прочности узла сопряжения прогона междуэтажного перекрытия с наружной стеновой панелью, сохранение качества эксплуатационных характеристик, улучшение теплоизоляции и главное - появилась реальная возможность выполнения работ по устранению основного дефекта зданий серии 1-335
с неполным каркасом без отселения жильцов в кратчайшие сроки. Это позволит продлить срок безопасной эксплуатации жилых домов данного типа.
«Анкерное устройство разгружения опорных консолей» соответствует условию промышленной применимости, т.к. относится к широко используемым в строительстве устройствам для реконструкции, ремонта и модернизации зданий, а именно к опорным узлам сопряжения прогонов междуэтажных перекрытий с наружными стеновыми панелями.
Источники информации:
1. Реконструкция и модернизация пятиэтажных жилых зданий первых массовых серий типовых проектов. // Методические рекомендации. ЦНИИЭП жилища, М.: 1988. С.51
2. Нелепов А.Р. Методология обследований, оценки состояния, надежности и реконструкции зданий. // Монография. Омск, Издательство Наследие, 2002. С 803
3. Мосенкис Ю.М., Нелепов А.Р. // Сводный технический отчет по предварительным (визуальным) обследованиям жилых домов серии 1-335 в административных округах г.Омска в 2006 г., №6490, Омск. 2006. С.80
4. Мосенкис Ю.М. Обосновывающие материалы на выделение инвестиций по обеспечению безопасной эксплуатации жилых домов серии 1-335 с неполным каркасом. Технический отчет, 2006 г.
5. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П. Реконструкция жилых зданий, М., 2008 г., 234 с.
6. Исходные данные для технико-экономического обоснования мероприятий реконструкции жилых домов первых массовых серий в составе подпрограммы «Модернизация объектов коммунальной инфраструктуры» федеральной целевой программы «Жилище» на 2002-2010 годы. ГОУ СИБАДИ, технический отчет, Омск, 2007 г., с.77.
7. Индустриальные изделия серии 1-335. Типовой проект. Ленинград. 1959.
8. Проектно - изыскательские работы (обследование) на жилых домах первых массовых серий (1-335 ПК), ремонтно-восстановительные работы на жилом доме по адресу: ул. Нефтезаводская, 8, №6490/9.1-АС, ПИИ «Омскжелдорпроект» - филиал ОАО «Росжелдорпроект».