НАРУЖНОЕ ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО РАЗГРУЖЕНИЯ ОПОРНОЙ КОНСОЛИ

«Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли» 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 и капитальном ремонте зданий.
Известны и, как правило, применяются, для разгружения опорных консолей решения, в которых предусматривается устройство пристенных колонн изнутри 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 этим решением по усилению зданий серии 1-335 с неполным каркасом в г.Омске и Юрге Кемеровской области показали, что общий расход металлопроката для 4-секционных 5-этажных домов для варианта устройства пристенных колонн внутри здания составил 29,0 т., а для варианта устройства пристенных колонн снаружи здания - 35,0 т. При этом основной расход металла из общих работ по усилению зданий приходится на устройство наружных колонн [4].
Высокий уровень морального и физического износа жилых домов первых массовых серий требует принятия незамедлительных мер по обеспечению безопасности их дальнейшей эксплуатации. Наиболее остро стоит проблема обеспечения безопасности эксплуатации крупнопанельных жилых домов серии 1-335 с неполным каркасом.
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.
Анализ применяемых проектных решений повышения надежности опорных узлов показывает, что в этих целях предусматривалось подведение колонн различных конструкций (металлических, железобетонных) изнутри здания, где требуется выполнить работы внутри заселенных квартир (без отселения жильцов) по частичной разборке перегородок в местах примыкания к наружным стенам для установки колонн с последующей заделкой разобранных перегородок [6]. 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 колонн.
При установке колонн снаружи здания передача нагрузок с опорных узлов прогонов осуществляется через металлические тяжи на новые колонны. При этом объемы работ внутри квартир резко сокращаются, но увеличивается расход металла на устройство колонн. К преимуществам выше описанного варианта можно отнести многократное уменьшение строительных работ внутри квартиры. 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 показал, что время, необходимое на установку поэтажных узлов, составляет 4-6 месяцев.
Недостатком этих решений, как правило, является то, что вышеуказанные конструктивные решения не предназначены для того, чтобы исключить проведение работ по усилению здания внутри квартир, т.е. чтобы работы по капитальному ремонту здания производились без отселения жильцов.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности являются известное Анкерное устройство разгружения опорных консолей [9].
«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. Усиление опорных узлов прогонов осуществляется при помощи заделки данного устройства в горизонтальные и вертикальные швы стыка стеновых панелей и передачей нагрузки на вертикальные несущие ребра стеновых панелей.
Предлагаемой полезной моделью «Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли» решается задача создания устройства, предназначенного для проведения работ по капитальному ремонту здания без проведения работ по усилению здания внутри квартир, повышения надежности узла сопряжения прогонов междуэтажных перекрытий с наружными несущими стеновыми панелями.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является:
- восстановление прочности узла сопряжения прогона междуэтажного перекрытия с наружными несущими стеновыми панелями,
- исключение производства работ по усилению зданий внутри квартир,
- улучшение работы опорного узла прогона,
- сохранение качества эксплуатационных характеристик,
- сокращение трудоемкости и сроков работ,
- улучшение теплоизоляции.
Для достижения указанного технического результата «Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли», содержит верхний анкер, который состоит из горизонтального фиксирующего тяжа и вертикального несущего тяжа, и нижнюю часть наружного опорного устройства, состоящую из консоли с приваренными балансирами, устанавливаемой под нижней частью прогона и центрирующим шариком для обеспечения плотного контакта нижней опорной части прогона с конструкцией устанавливаемой новой консоли.
Новые существенные признаки:
- наружное опорное устройство - консоль с балансирами и центрирующим шариком,
- верхний анкер с устройством для натяжения вертикального несущего тяжа,
- фиксирующие горизонтальные тяжи (анкера)
Перечисленные новые существенные признаки вместе с известными признаками позволяют получить требуемый технический результат. За счет имеющейся в устройстве опорной консоли, подводимой под прогон, верхнего анкера и фиксирующих тяжей вся конструкция крепится с наружной стороны стеновой панели. За счет термозащитной накладки (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».
2
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 вертикального несущего тяжа. Результаты расчетов на местное сжатие (смятие) вертикальных несущих ребер железобетонных стеновых панелей показывают, что совокупное давление сжатия от воздействия «Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли» составляет не более 17 кг/см (1,7 МПа).
2
Следует отметить, что при проектной марке бетона панелей стен М200 [7], результаты инструментальных обследований ультразвуковым прибором УК 1401 М в октябре 2008 года позволили определить фактическую прочность бетона в пределах от 235 (23,5 МПа), до 278 кгс/см (27,8 МПа), что превышает величину давления сжатия на несущие ребра стеновых панелей от воздействия «Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли». Фактический класс бетона имеет большую величину, чем прочность, предусмотренная по проекту, а давление опорного листа наружного опорного устройства менее чем фактическая прочность бетона и бетона по проекту. Следовательно, применение «Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли» не нарушает состояние равновесия в стеновой панели.
В совокупности все признаки позволили создать техническое решение, превосходящее ближайший аналог по техническому результату. Показателем технического результата является технический эффект, заключающийся в исключении производства работ по усилению зданий внутри квартир, в восстановлении прочности узла сопряжения прогона междуэтажного перекрытия с наружной несущей стеновой панелью, улучшении работы опорного узла прогона, сохранении качества эксплуатационных характеристик, сокращении трудоемкости и сроков работ, улучшении теплоизоляции.
Материалы, поясняющие сущность «Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли»:
На Фиг.1 представлен чертеж ближайшего аналога.
На Фиг.2 представлен общий вид Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли.
На Фиг.3 изображена общая схема размещения Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли по вертикали здания.
«Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли» содержит опорный лист 1, соединенный воедино с анкерным листом 2, вертикальный несущий тяж 3, упорный уголок 4, опорную консоль 5 с приваренными к ней балансирами 6, которые упираются в прогон 7 и между которыми располагается центрирующий шарик 8, термозащитную накладку 9, анкера 10, укомплектованные гайками 11, анкер 12.
Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли осуществляется следующим образом.
Перед установкой устройства при помощи электронных измерительных приборов (например, транспойнтер РХ 10 фирмы «Hilti») определяют расположение существующего прогона. Контур поперечного сечения прогона наносится маркером на наружную поверхность стены с точностью до 2-3 мм. Далее производят расчистки швов стеновых панелей в зоне опирания прогона и в зоне установки элементов «Наружного опорного устройства разгружения опорной консоли». Качество расчистки проверяют при помощи видеозонда RC4 фирмы Heine с волоконной оптической системой и микровидеокамерой. После этого устанавливают «Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли» с контролем качества работ вышеназванным прибором. Окончательную установку осуществляют затягиванием гаек динамометрическим ключом с контролем крутящего момента. Заделку зазоров выполняют с использованием быстротвердеющих и расширяющихся цементов. После выполнения вышеуказанных работ производят установку термозащитной накладки 9 на наружное опорное устройство разгружения опорной консоли на стеновой панели для исключения образования «мостика холода».
При осуществлении полезной модели «Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли» был достигнут требуемый технический результат: восстановление прочности узла сопряжения прогона междуэтажного перекрытия с наружной несущей стеновой панелью (тяж 3 обеспечивает упирание опорной консоли 5 за счет опирания опорного листа 1 на верхний торец железобетонных ребер, имеющихся в панели); исключение производства работ по усилению зданий внутри квартир; улучшение работы опорного узла прогона (анкера 10 и анкер 12, укомплектованные гайками 11, обеспечивают пространственную устойчивость наружного опорного устройства, существующих железобетонных панелей и прогона); сохранение качества эксплуатационных характеристик; сокращение трудоемкости и сроков работ; улучшение теплоизоляции и главное - появилась возможность выполнения работ по устранению основного дефекта зданий серии 1-335 с неполным каркасом без отселения жильцов. Появилась возможность продлить срок безопасной эксплуатации жилых домов данного типа.
«Наружное опорное устройство разгружения опорной консоли» соответствует условию «промышленная применимость», т.к. относится к широко используемым в строительстве устройствам для реконструкции, капитального ремонта и модернизации зданий, а именно к опорным узлам сопряжения прогонов междуэтажных перекрытий с наружными стеновыми панелями.
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».
9. Патент РФ №83270