ШПРЕНГЕЛЬ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ ИЗГИБАЕМОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА

Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам для усиления строительных конструкций, преимущественно изгибаемых железобетонных балок и плит, и может быть использована для поврежденных и неповрежденных конструкций при недостаточной их несущей способности или увеличении на них эксплуатационных нагрузок.
Известна конструкция усиления железобетонной балки, предварительно напряженной двухветвевой шпренгельной затяжкой, в которой шарнирные опоры затяжки в местах перегиба ветвей выполняют подвижными вдоль оси балки и с дополнительными тяжами, которые закрепляют в местах перегиба затяжки (Авторское свидетельство СССР №117097 А, кл. Е04G 23/02, 1985). При этом затяжку закрепляют на торцах балки в верхней ее части, а тяжи - на торцевой грани балки ниже нейтральной оси. Тяжи выполняют с горизонтальными и наклонными участками, а в местах перегиба на нижнюю грань балки устраивают шарнирно-неподвижные опоры. Устройство тяжей позволяет создать дополнительные опоры между опорой затяжки и опорой балки. В каждой опоре возникают реакции анкерных узлов, вертикальные составляющие которых выгибают балку в направлении, противоположном действию внешней нагрузки. Известная конструкция применима для неповрежденных балочных конструкций при увеличении на них эксплуатационной нагрузки. Усиление железобетонной балки предварительно напряженной двухветвевой шпренгельной затяжкой по а. св. №117097 не пригодно для использования поврежденных конструкций, при его применении необходимо усиливать балку по всей длине, что приводит к увеличению расхода металла; крепление шпренгельных затяжек и создание напряжения с помощью анкерных натяжных узлов, расположенных только в торцах балок, может создать сложности при производстве работ, т.к. эти грани труднодоступны у эксплуатируемых конструкций.
За прототип принята конструкция вложенного шпренгеля для усиления изгибаемого железобетонного элемента для реализации способа усиления железобетонных балок (патент RU №2270903, E04G 23/00, фиг.2), состоящая из двух симметричных ветвей, закрепленных в верхней части железобетонной балки через сжатый элемент, а в нижней части - через стержень, размещенный в месте перегиба. Шпренгель установлен внутри основной шпренгельной затяжки и имеет треугольную форму, при этом напряжение в ветвях осуществляется с помощью натяжных устройств основной шпренгельной затяжки.
Основная шпренгельная затяжка с вложенным шпренгелем позволяет усилить одну или несколько зон разрушения по длине железобетонного элемента или обеспечить с помощью вложенного шпренгеля усиление конструкции в определенном, точечном, месте конструкции. Изменяя угол наклона ветвей шпренгеля, можно увеличить зону усиления, но при этом в ветвях шпренгеля необходимо будет создавать большие напряжения, а так как для элементов усиления рекомендуется использовать низкоуглеродистые стали, то возникает, в свою очередь, ограничение в достижении необходимых напряжений.
Задача полезной модели - обеспечение живучести аварийного изгибаемого железобетонного элемента, имеющего местные повреждения, или участка конструкции с предполагаемым избыточным нагрузочным резервом путем повышения несущей способности и уменьшения деформативности этого участка при низких экономических затратах.
Заявляемый шпренгель, как и прототип, состоит из двух симметричных стержневых ветвей, закрепленных между собой в верхней части железобетонного элемента, например балки, через сжатые элементы, а в нижней части - через опорный стержень, установленный по низу балки в месте перегиба ветвей.
В отличие от прототипа ветви шпренгеля согласно полезной модели выполнены трапециевидными и снабжены дополнительным опорным стержнем, расположенным по низу балки в месте второго перегиба ветвей. Отличием является то, что в состав каждой ветви дополнительно входят натяжные устройства, выполненные, например, из муфт или талрепов. Боковые стороны ветвей выполнены составными, из двух стержней. Стержни соединены между собой с помощью указанных дополнительных натяжных устройств. Сжатые элементы в верхней части железобетонного элемента, например балки или плиты, соединены между собой по верху балки (или плиты) с помощью металлических пластин. В отличие от прототипа перегиб нижних частей симметричных ветвей шпренгеля осуществляется в двух точках, обеспечивая шпренгелю трапециевидную форму, а трапециевидная форма шпренгеля может полностью охватить поврежденный либо усиливаемый участок изгибаемой конструкции и может быть закреплена в любом месте конструкции.
Предложенный шпренгель позволяет разработать конструкцию усиления, полностью охватывающую выявленную зону разрушения железобетонного изгибаемого элемента. Заявленный шпренгель с обеспечением живучести устанавливается в том месте конструкции, где имеются повреждения или недостаточна несущая способность. Предложенное техническое решение позволяет снизить экономические затраты по сравнению с прототипом в связи со снижением материалоемкости конструкции усиления, усилить только то место, где произошло повреждение, не затрагивая неповрежденных участков. Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение позволяет не только восстановить проектную несущую способность железобетонной конструкции, но и добиться повышения нагрузочной способности и жесткости конструкции в требуемых пределах, а следовательно обеспечить эксплуатацию изгибаемого элемента, несмотря на полученные повреждения, т.е. обеспечить живучесть железобетонной конструкции.
Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую полезную модель, в известных источниках информации не обнаружена, что подтверждает новизну полезной модели.
Полезная модель пояснена чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид изгибаемой железобетонной конструкции (балки), усиленной шпренгелем, на фиг.2 - поперечный разрез усиленной железобетонной балки.
Заявляемый шпренгель для усиления изгибаемой железобетонной балки 1 содержит нижние 2 и верхние 3 стержни в каждой ветви шпренгеля. Ветви симметрично закреплены на балке 1. В местах перегиба установлены опорные стержни 4. В верхней части ветви закреплены между собой через сжатые элементы 5. Стержни 2, 3 соединены между собой натяжным устройствами 6. Сжатые элементы 5 выполнены в виде профильных уголков и соединены по верху балки металлическими пластинами 7. Возможно иное исполнение сжатых элементов, которое не вызывает затруднений у специалистов данной области, например, в виде металлических пластин.
На изгибаемую железобетонную конструкцию (балку) 1 на верхний пояс сначала устанавливаются сжатые элементы 5, соединенные между собой металлическими пластинами 7. Затем к сжатым элементам 5 крепятся при помощи сварки верхние стержни 3. Далее к нижнему поясу балки 1 монтируются опорные стержни 4, через которые осуществляется соединение нижних стержней 3. Нижние 2 и верхние 3 стержневые элементы, составляющие двухветвевой симметричный шпренгель, соединяются между собой с помощью муфт или талрепов 6. Этими же устройствами создается напряжение в двухветвевом симметричном шпренгеле. Двухветвевой симметричный шпренгель крепится вокруг места конструкции, получившего повреждения 8, либо в месте, требующем повышения несущей способности или жесткости, т.е. может по мере необходимости перемещаться по длине изгибаемой железобетонной конструкции.
Полезная модель промышленно применима, ее можно многократно реализовать с достижением указанного технического результата.