СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ БАЛОК МЕЖДУЭТАЖНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ
METHOD TO REINFORCE WOODEN BEAMS OF FLOOR SLABS

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при реконструкции зданий.
Известен способ усиления балочного перекрытия, представляющий изменение конструктивной схемы перекрытия, путем ввода дополнительных опор или с применением шпренгельных устройств, которые выполняют в виде подпружных цепей, тянущихся от одной опоры к другой. [Обследование и реконструкция жилых зданий / Н.В. Прядко-учебное пособие. Макеевка.: ДонНАСА, 2006 г., с.110].
Недостатками известного способа являются повышенные трудозатраты, сложность размещения затяжки в пределах конструкции, крепление ее на опорах и устройство связи с нижней гранью балки в пролете, а также развитая высота перекрытия, в случае удаления затяжки за пределы сечения балки.
В качестве прототипа принят способ усиления балочного перекрытия здания, направленный на создание единого диска перекрытия и уменьшение его "зыбкости", включающий разборку конструкций пола и удаления межбалочного заполнения, выполнение отверстий в поперечных и продольных стенах, размещение затяжек в двух уровнях и соединение затяжек разных уровней между собой, закрепление затяжек в подготовленных отверстиях в стенах, восстановление конструкций пола [Патент РФ №2029843, дата приоритета 23.01.1992, дата публикации 27.02.1995, авторы Снятков С.В, Рязанов А.В., RU, прототип].
Недостатком прототипа является повышенная трудоемкость усиления перекрытия, которая заключается в необходимости устройства дополнительных отверстий в стенах здания и монтаже затяжек, а также материалоемкость, вызванная необходимостью устройства конструкций пола поверх затяжек.
Задачей изобретения является обеспечение эффективности усиления балочного перекрытия при снижении трудоемкости способа, снижении материалоемкости и сохранении высоты перекрытия.
Для решения поставленной задачи в способе усиления деревянных балок междуэтажных перекрытий, включающем снятие конструкций пола, удаление межбалочного заполнения, монтаж элементов усиления и создание жесткой конструкции перекрытия, согласно изобретению, жесткую конструкцию перекрытия создают преобразованием деревянного балочного перекрытия в систему композитных ребристых пространственно работающих плит, при этом осуществляют подготовку балок выравниванием их верхних поверхностей, на балки укладывают в продольном направлении фанероподобные плиты усиления и фиксируют их, плотно прижимая к балкам с помощью связей, обеспечивающих восприятие сдвигающих усилий, возникающих под новой, увеличенной нагрузкой, причем, укладку плит усиления осуществляют с учетом соотношений ширины плиты усиления и шага балок и соответственно с использованием или без использования плит заполнения, которыми заполняют просветы между плитами усиления и опирают их на поперечины, которые дополнительно устанавливают между балками.
Согласно изобретению, в качестве связей используют глухари, или наклонно поставленные винты, или вклеенные арматурные стержни.
Согласно изобретению, при шаге балок, равном половине ширины плиты усиления, одной плитой усиливают три балки.
Согласно изобретению, при шаге балок, равном ширине плиты усиления, одной плитой усиливают две балки.
Согласно изобретению, при шаге балок, меньшем половины ширины плиты усиления, одной плитой усиливают три балки с использованием плит заполнения в промежутках между плитами усиления.
Согласно изобретению, при шаге балок, меньшем ширины, но большем половины ширины плиты усиления, одной плитой усиливают две балки с использованием плит заполнения в промежутках между плитами усиления.
Согласно изобретению, при шаге балок, большем ширины плиты усиления, одной плитой усиливают одну балку с использованием плит заполнения в промежутках между плитами усиления.
Согласно изобретению, в качестве плит усиления и заполнения используют плиту LVL.
Предлагаемый способ усиления междуэтажных перекрытий реализован при использовании фанероподобного листового материала LVL 18000*1700*70 мм.
На фиг.1 схематично изображен фрагмент перекрытия, после усиления деревянных балок с шагом 1000 мм.
Усиление деревянных балок междуэтажного перекрытия осуществляют следующим образом. С реконструируемого перекрытия снимают пол и убирают лаги. Верхние грани деревянных балок 1 очищают от мусора, грязи и пыли, а неровности устраняют электрорубанком. На деревянные балки 1 укладывают в продольном направлении плиты усиления 2, в качестве которых используют плиты LVL, плотно прижимают их к балкам и фиксируют с помощью, например глухарей 3, а также наклонно установленных винтов, или вклеенных арматурных стержней, или другими приемами (условно не показано). При укладке плит усиления учитывают соотношение ширины плиты усиления, исходя из размеров материала LVL, и шага балок, и определяют необходимость использования плит заполнения 4 между плитами усиления при образовании просветов.
Так при шаге балок, равном ширине плиты усиления (1700 мм) или ее половине (850 мм), одной плитой усиливают соответственно две или три балки без использования плит заполнения. В остальных случаях применяют плиты заполнения, при этом при шаге балок, меньшем половины ширины плиты усиления, одной плитой усиливают три балки, при шаге балок большем ширины плиты усиления, одной плитой усиливают одну балки, а при шаге балок, с величиной в диапазоне между шириной и половиной ширины плиты усиления, одной плитой усиливают две балки.
Упомянутыми плитами заполнения 4 перекрывают просветы, которые могут образовываться при указанных условиях между плитами усиления 2. Для этого между балками дополнительно устанавливают поперечины 5, которые опирают на хомуты 6, закрепленные на балках, а на поперечины 5 устанавливают плиты заполнения 4. После установки плит усиления 2 и при необходимости плит заполнения 4 производят отделку поверхности плит в соответствии с требованиями, предъявляемыми к покрытию пола.
В результате осуществления усиления деревянных балок междуэтажных перекрытий предлагаемым способом реконструируемая балочная клетка преобразована в систему композитных ребристых пространственно работающих плит. Пространственная работа заключается в совместной работе усиленных плитой балок и перераспределении усилий между ними, а также в совместной работе балок с плитой усиления, как цельной ребристой плиты за счет объединяющих их жестких связей.
Высокая эффективность заявленного способа усиления подтверждается результатами расчета, согласно которым, изгибная жесткость композитной плиты представленной на фиг.1, в 2,2 раза превышает изгибную жесткость балок сечением 27,5×17,5 см до усиления, которая равна:
<mrow><mi>E</mi><msub><mi>I</mi><mi>б</mi></msub><mo>=</mo><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mi>E</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>b</mi><mi>б</mi></msub><mo>⋅</mo><msubsup><mi>h</mi><mi>б</mi><mi>з</mi></msubsup></mrow><mrow><mn>12</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>5</mn></msup><mo>⋅</mo><mn>17,5</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>27,5</mn></mrow><mi>з</mi></msup></mrow><mrow><mn>12</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>6065755208</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>г</mi><mo>*</mo><mi>с</mi><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
После усиления при толщине плиты усиления 70 мм и ширине 1700 мм приведенная к древесине изгибная жесткость композитной плиты равна
<mtable columnalign="left"><mtr><mtd><msub><mi>k</mi><mi>ж</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>E</mi><mi>ф</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mo>.</mo><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>I</mi><mrow><mi>п</mi><mi>x</mi><mo>−</mo><mi>x</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mi>E</mi><mrow><msub><mi>E</mi><mi>ф</mi></msub></mrow></mfrac><mo>⋅</mo><msub><mi>I</mi><mrow><mi>б</mi><mi>x</mi><mo>−</mo><mi>x</mi></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>E</mi><mi>ф</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>k</mi><mi>ж</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>101819,37</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>7</mn></mfrac><mo>⋅</mo><mn>122257,55</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>7</mn><mo>⋅</mo><msup><mn>10</mn><mn>4</mn></msup><mo>⋅</mo><mn>0,7</mn><mo>=</mo><mn>13547177980</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>г</mi><mo>*</mo><mi>с</mi><msup><mi>м</mi><mn>2</mn></msup></mtd></mtr></mtable>
При равных условиях прогиб усиленной конструкции меньше прогиба балок до их усиления, а значит, нагрузка на перекрытие может быть увеличена, с учетом новых требований, ограничивающих ее прогиб.
Таким образом, все признаки заявленного способа являются существенными, так как влияют на технический результат и обеспечивают снижение трудоемкости усиления, снижение материалоемкости и стоимости работ за счет исключения операций, связанных с восстановлением конструкций пола и потолка, при этом высота перекрытия сохраняется.