УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЗКИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ И СПОСОБ ЕГО МОНТАЖА
DEVICE TO UNLOAD STONE STRUCTURES OF BUILDING AND METHOD OF ITS ASSEMBLY

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для разгрузки каменных конструкций зданий, преимущественно памятников архитектуры, при их реконструкции. Изобретение может быть использовано при реконструкции памятников в случаях увеличения нагрузок на их перекрытия или снижения несущей способности каменных конструкций.
Известно устройство для разгрузки каменных конструкций и способ его монтажа с использованием наклонных подкосов (Бедов А.И. и др. «Проектирование, восстановление и усиление каменных и армокаменных конструкций». М., Издательство АСВ, 2008, стр.328, рис.7.14,в), (1).
Недостатками устройства и способа монтажа известного решения (1) являются: изменение внешнего вида здания, в частности памятника архитектуры, и существенное ухудшение условий работы кладки в местах примыкания подкосов, из-за значительных дополнительных локальных напряжений.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является устройство для разгрузки каменных конструкций, включающее вертикальную набивную бетонную сваю и металлическую балку (Мальганов А.И. и др. «Усиление железобетонных и каменных конструкций зданий и сооружений (Атлас схем и чертежей)», Томск, Издательство Томского университета, 1989, лист 74, левая верхняя схема), (2).
Из этого же источника информации (2) известен способ разгрузки каменных конструкций здания, включающий устройство вертикальной набивной сваи и установку металлической балки.
Технический результат изобретения - повышение эффективности разгрузки каменных конструкций при снижении трудоемкости работ.
Данный технический результат достигается за счет того, что устройство для разгрузки каменных конструкций здания, преимущественно памятника архитектуры, состоящих из перекрытия, опирающегося на наружные стены и на внутреннюю вертикальную несущую конструкцию, установленную на фундамент, состоит из, по меньшей мере, одной металлической колонны с оголовком и металлической балки, расположенной выше перекрытия и прикрепленной к оголовку и к наружным стенам здания, при этом надфундаментная часть колонны размещена в каналах, выполненных соосно в вертикальной несущей конструкции и в перекрытии, а нижняя часть колонны закреплена в набивной бетонной свае, образованной в вертикальной скважине, пробуренной в фундаменте с заходкой в его основание.
Колонна может быть выполнена с сечением замкнутого профиля и по всей длине заполнена бетоном.
Колонна может быть выполнена с сечением открытого профиля.
Пространство между стенкой каналов и колонной может быть заполнено низкомодульным материалом.
Кроме того, технический результат достигается за счет того, что в способе разгрузки каменных конструкций здания, преимущественно памятника архитектуры, состоящих из перекрытия, опирающегося на наружные стены и на внутреннюю вертикальную несущую конструкцию, установленную на фундамент, перед разгрузкой каменных конструкции осуществляют их усиление, после чего в перекрытии и во внутренней вертикальной несущей конструкции выполняют каналы до уровня фундамента, затем через них производят бурение скважины в фундаменте с заходкой в его основание для образования набивной бетонной сваи, при этом до твердения бетона сваи нижнюю часть металлической колонны пропускают через каналы в перекрытии и внутренней вертикальной несущей конструкции и погружают в набивную сваю, после твердения бетона сваи производят установку и прикрепление металлической балки к стенам здания таким образом, чтобы между нижней гранью балки и опорной поверхностью оголовка колонны образовался зазор, далее деформируют балку до ликвидации зазора, в таком положении прикрепляют ее к оголовку и убирают деформирующее воздействие.
Усиление каменных конструкций может быть выполнено путем установки съемных элементов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен разрез здания, в месте расположения устройства для усиления каменных конструкций; на фиг.2 - узел 1 на фиг.1; на фиг.3 - узел 2 на фиг.1; на фиг.4 - сеч.1-1 на фиг.3 при варианте использования колонн, имеющих трубчатое сечение; на фиг.5 - сеч.1-1 на фиг.3 при варианте использования колонн, имеющих двутавровое сечение; на фиг.6 - узел 3 на фиг.1; на фиг.7 - показан зазор между нижней гранью балки и опорной поверхностью оголовка в процессе монтажа устройства.
Примером реализации изобретения может служить устройство, позволяющее осуществлять разгрузку каменных конструкций здания памятника архитектуры, разрез которого показан на фиг.1. Каменные конструкции здания состоят из перекрытия (1), опирающегося на наружные стены (2) и на внутреннюю вертикальную несущую конструкцию в виде центрального столба (3), установленного на фундамент (4). Устройство состоит из металлической колонны (5) с оголовком (6) и металлической балки (7), расположенной выше перекрытия (1) и прикрепленной к оголовку (6) и к наружным стенам здания (2), при этом надфундаментная часть колонны размещена в каналах (8), выполненных в вертикальной несущей конструкции (3) и в перекрытии (1) соосно, а нижняя часть колонны закреплена в набивной бетонной свае (9), образованной в вертикальной скважине, пробуренной в фундаменте (4) с заходкой в основание фундамента (10).
В рассмотренном примере устройство обеспечивает разгрузку сводчатого каменного перекрытия (1), каменного центрального столба (3), а также фундамента (4). При увеличении внешней нагрузки на эти каменные конструкции, например в случае переоборудования помещений второго этажа, усиление конструкции путем установки дополнительных элементов может существенно изменить внешний вид памятника. В этих условиях разгрузка конструкций представляется наиболее эффективной и осуществляется следующим образом. Производят предварительное усиление конструкций по временной схеме, с использованием съемных элементов усиления: металлических обойм - для каменных столбов, кружал - для сводчатых перекрытий и т.д. или по постоянной схеме, например, с использованием методов инъецирования для восстановления конструктивной целостности элементов. Затем в перекрытии (1) и во внутренней вертикальной несущей конструкции (3) выполняют каналы (8) до уровня фундамента, затем через них производят бурение скважины в фундаменте (4) с заходкой в основание фундамента (10), для образования набивной бетонной сваи (9), при этом до твердения бетона сваи нижнюю часть металлической колонны (5) пропускают через каналы (8) и погружают в набивную сваю (9), после твердения бетона сваи призводят установку и прикрепление металлической балки (7) к стенам здания (2) таким образом, чтобы между нижней гранью балки (7) и опорной поверхностью оголовка колонны (6) образовался зазор Δ. Далее деформируют балку до ликвидации зазора, например, путем ее пригруза. В изогнутом положении прикрепляют балку (7) к оголовку (6). После этого пригруз снимается.
Предложенное изобретение может быть использовано для разгрузки или перераспределения усилий между элементами каменных конструкций. Техническое решение является весьма актуальным при реставрации и переоборудовании памятников архитектуры, т.к. позволяет максимально сохранить конструктивные элементы памятника при увеличении нагрузок, действующих на них.