Способ усиления каменных конструкций здания

 

Изобретение относится к строительству. Технический результат заключается в создании способа усиления каменных конструкций зданий, который позволит повысить эксплуатационную надежность стен и обеспечит устойчивость поврежденных каменных конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что способ усиления каменных конструкций здания включает установку разгружающих элементов в виде деревянных стоек с распорным устройством, обеспечивающим заданную степень разгружения стены здания. Деревянные стойки выполняют составными, располагают с внутренней и наружной сторон здания и связывают между собой натяжными болтами, проходящими через сквозные отверстия в стене. Затем стойки соединяют с горизонтальными элементами с образованием каркаса, защищенного от возгорания, и прикрепляют к ним ограждающую сетку, при этом натяжные болты располагают между собой на расстоянии не более предельно допустимой величины, определяемой по расчету, а горизонтальные элементы каркаса выполняют неразрезными из деревянных брусьев или досок прогонов и устанавливают с одной или обеих сторон стены здания. В распор между стойками устанавливают плиты ограждения с образованием вертикальной связи жесткости, а горизонтальные связи жесткости выполняют в виде продольных, поперечных, пересекающихся тяжей на уровне перекрытия или покрытия здания и прикрепляют с натяжением к стойкам. 33 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к строительству и может найти применение для повышения прочности и устойчивости конструкций существующего здания с поврежденной каменной кладкой.

В процесс эксплуатации здания наблюдают различные виды повреждения каменных конструкций стен, которые снижают эксплуатационную надежность здания в целом или отдельных его частей. К сильным повреждениям каменных конструкций относят обвалы в стенах, размораживание и выветривание кладки на глубину 0,25-0,50 толщины стены, трещины в несущих стенах на высоту 4-8 рядов кладки, вспучивание стен в пределах этажа на 0,15-0,30 их толщины, повреждение кладки над опорами прогонов и перемычек в виде раздробления камня, смещение плит перекрытий на опорах более 0,20 глубины заделки в стенe, термическое повреждение кладки стен при пожаре на глубину 2-6 см. Для обеспечения достаточной прочности, устойчивости здания и возможности его безопасной эксплуатации производят усиление поврежденных конструкций. В эксплуатирующемся здании каменные конструкции, имеющие повреждения различной тяжести, исправляют, как правило, без демонтажа несущих конструкций.

Известен способ усиления конструкций и восстановления здания с частично обрушившимися частями. При этом способе усиления зон обрушения производят поэлементно путем установки по периметру зоны обрушения опалубки и подачи в нее поризованного раствора. Указанный раствор заливают послойно, слоями не более 0,5 м в сутки. Каждый последующий слой заливают после набора предыдущим определенной прочности. Работы по заливу раствора производят при температуре окружающей среды не ниже +10^oС. Расчистку поврежденной конструкции производят поочередно на высоту следующего слоя раствора. После окончательного восстановления каждой зоны здания переходят к расчистке и усилению следующей (см. А.с. СССР 949136, МКИ 3, Е 04 G 23/00. Способ восстановления здания с частично обрушившимися конструкциями. Опубл. 07.08.82. Бюл. 29 [1] ).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже техническою результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе поэлементное усиление поврежденных конструкций увеличивает сроки восстановления здания, применение опалубки осложняет конструкцию усиления и удорожает ее, проведение работ в холодный и переходные периоды года при температуре ниже +10^oС приводит к необходимости устройства тепляка в зоне восстановления конструкций, при этом объемы восстановительных работ ограничены высотой слоя заливки поризованного раствора 0,5 м/сут.; вследствие этогo возрастают трудовые затраты и увеличивают стоимость paбoт.

Известен способ усиления кирпичных стен, включающий устройство железобетонных балочных поясов по контуру каменных конструкций на уровне перекрытия, перед устройством балочных поясов в стенах здания на уровне перекрытия выполняют штрабы, а балочные пояса располагают с одной или обеих сторон и соединяют со стенами перемычками, пропуская их через штрабы (см. А. с. СССР 918408, МКИ 3 E 04 G 23/00. Способ усиления кирпичных стен. Опубл. 07.04.82. Бюл. 13 [2]).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе применяют громоздкую и тяжелую конструкцию усиления в виде железoбeтонного балочного пояса по контуру стены; в кирпичных стенах с одной или обеих сторон здания производят трудоемкие работы по выполнению штрабов на высоте - на уровне перекрытия, устройство штрабов в каменных конструкциях здания снижает прочность и устойчивость поврежденных стен, а монтаж тяжелых балочных поясов в штрабы нетехнологичен и опасен для работающих. Известный способ рекомендуется в основном для зданий, расположенных вне сейсмологического района, усиление им каменных конструкций нерационально и нетехнологично.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по совокупности признаков является способ усиления каменных конструкций здания, который включает укрепление и разгрузку от веса перекрытия или покрытия поврежденных простенков здания деревянными стойками; при этом способе усиления простенка устанавливают деревянные стойки и подкладки под элемент перекрытия, а клинья и лежень - на основание, затем подбивают клинья для более плотного прилегания торцов стойки к подкладке и лежню и этим включают стойку в работу (см. Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1984, с. 19-20, пп. 2.32 и 2.33, рис. 5 [3]).

Это техническое решение принято за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе применяют деревянные стойки, работающие на сжатие, с большими размерами поперечного сечения вследствие шарнирного закрепления торцов и опасности потери устойчивости сжатого элемента от нагрузки, в известном способе невозможен контроль за степенью разгружения поврежденной каменной кладки, а конструкцию усиления используют в качестве временного крепления на период разборки старой и выполнения новой кладки стены; применением местного укрепления простенков не обеспечивают устойчивость поврежденных стен и пространственную неизменяемость здания в целом; установкой деревянных конструкций усиления с зазором от стен уменьшают рабочее пространство в помещении, повышают пожарную опасность конструкций и восстановительных работ за счет увеличения горючей загрузки здания.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в повышении эксплуатационной надежности здания и экономичности способа усиления его каменных конструкций.

Технический результат - повышение эксплуатационной надежности стен, обеспечение пространственной неизменяемости здания и устойчивости поврежденных каменных конструкций; рациональное и безопасное усиление каменного здания легкими, например, деревянными конструкциями; возможность осуществления контроля за степенью разгружения поврежденной стены; снижение материалоемкости усиления; снижение затрат на приобретение строительных материалов, изготовление и монтаж элементов усиления, сокращение сроков возведения усиления; увеличение показателей экономичности и долговечности, снижение показателей возгораемости деревянных элементов усиления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе усиления каменных конструкций здания, включающем установку разгружающих элементов, например, расклинивающихся стоек, - усиление выполняют в виде каркаса из вертикальных и горизонтальных стержневых элементов, вертикальные элементы выполняют в виде стержней, располагающихся по крайней мере с одной стороны стены здания, и связывают между собой стяжными болтами, проходящими через сквозные отверстия в стене, затем вертикальные элементы каркаса соединяют с горизонтальными и прикрепляют к ним ограждающую сетку, вертикальные элементы каркаса выполняют в виде составных деревянных стоек с распорным устройством, обеспечивающим заданную степень разгружения стены здания, натяжные болты вертикальных элементов располагают между собой на расстоянии не более предельно допустимой величины, которую определяют по расчету, горизонтальные элементы каркаса выполняют неразрезными из деревянных брусьев или досок-прогонов и устанавливают с одной или обеих сторон стены здания, вертикальные и горизонтальные элементы каркаса, защищенного от возгорания, соединяют между собой с образованием вертикальной связи жесткости и сетки ограждения, которую располагают в плоскости стены, горизонтальные связи жесткости конструкций здания выполняют в виде элементов, прикрепленных с натяжением к стойкам каркаса усиления.

Отличительным признаком изобретения является то, что составную стойку выполняют из двух деревянных брусьев, бревен или досок, устанавливая их соответственно с внутренней и/или наружной стороны стены здания, соединяя их натяжными болтами. Установка брусьев или бревен с двух сторон стены предполагает, как правило, установку щитов ограждения с обеих сторон стены здания.

В случае установки щита ограждения с одной стороны стены составную стойку выполняют из конструктивной древесины с одной стороны и металлического накладного пояса, например полосы или швеллера, с другой стороны здания, соединяя ее элементы болтами.

При отсутствии сильных повреждений каменной кладки стены составную стойку выполняют из брусьев, бревен или досок, прикрепляя их к стене здания натяжными болтами.

Число натяжных болтов на одном неразрезанном элементе составной стойки применяют не менее двух.

Каркас усиления составляют не менее чем из двух стоек, соединяя их в плоскости стены прогонами, щитами ограждения или связями жесткости.

Кроме этого, особенности способа усиления каменных конструкций здания заключаются в том, что размеры поперечного сечения каждой ветви составной стойки принимают конструктивно или по расчету.

В случае, когда размеры поперечного сечения опорной ветви составной стойки принимают по расчету, - усилие сжатия принимают в зависимости от условия полного или частичного разгружения каменной стены.

Опорные ветви составной стойки под элементы покрытия или перекрытия здания устанавливают враспор.

При этом опорную ветвь составной стойки нагружают путем включения в работу распорного приспособления, например клиньев. Опорный столик для распорного приспособления предусматривают на одном из торцов опорной ветви стойки или на любой высоте ее.

При отсутствии нагрузки от веса покрытия на кирпичную стену в каркасе усиления применяют составные стойки с ненагруженными ветвями, то есть накладные пояса.

При необходимости восприятия только сосредоточенной нагрузки, - например от стропильной балки, - усиление осуществляют отдельной составной стойкой, включая ее в работу распорными приспособлением.

Следующие отличия предложенного технического решения заключаются в том, что горизонтальный элемент каркаса усиления представляют в качестве вертикальной связи жесткости здания и выполняют ее в виде деревянного неразрезного прогона или дощатого щита ограждения, устанавливая его враспор к стойкам каркаса.

Дощатый щит выполняют в качестве распорного элемента вертикальной связи жесткости и или ограждения поврежденной части стены здания. При этом дощатый щит выполняют сплошным или разреженным.

Расстояние между продольными ребрами разреженного дощатого щита ограждения принимают не более толщины кирпича или камня поврежденной стены, например, не более 65 мм при каменной кладке из обыкновенного глиняного кирпича.

Для снижения пожарной опасности дощатого щита ограждения зазоры между продольными ребрами его заполняют негорючим материалом, например бетоном или раствором. При этом дощатый щит ограждения устанавливают вплотную к стене здания; при необходимости увеличения несущей способности или тепловой изоляции поврежденной стены здания между стеной и щитом ограждения предусматривают зазор для материала усиления стены или утеплителя.

В зависимости от тяжести повреждения стены распорные щиты ограждения устанавливают с одной или двух сторон поврежденного участка стены здания.

Предельно допустимую длину участков опорной ветви составной стойки между стяжными болтами определяют по формуле (1): где L_max - наибольшая длина участка опорной ветви стойки усиления между болтами, см; λ_max - предельная гибкость элемента строительной конструкции; см. табл. 14 СНиП II.25-80 "Деревянные конструкции". - М., 1983; К_mp=0,3-1,0 - коэффициент снижения несущей способности каменной кладки в зависимости от степени ее повреждения (см табл. 1-3 "Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и сооружений". - M., 1994 [1]);
М = 0,65-2,2 - коэффициент условий закрепления концов участка опорной ветви стойки; см. п. 4.21,СНиП II 25-80;
J - момент инерции поперечного сечения опорных и не опорных ветвей составной опоры, см⁴;
А - площадь поперечною сечения опорной ветви cocтaвной стойки, см².

Для определения требуемой высоты подъема клиньевраспорного приспособления, величину С. см., опорной ветви составной стойки от нагрузки, с заданной степенью разгружающей кирпичную стену, определяют по формуле (2):

где С - суммарное силовое перемещение элементов опорной ветви стойки, например, нагруженной ветви стойки, подкладки, клиньев, см;
Р - нагрузка на опорную ветвь стойки, кН;
L_i - длина i-го сжатого элемента опорной ветви, см;
A_i - площадь сжатия i-гo элемента опорной ветви, см²;
E_i - модули упругости древесины вдоль и поперек волокон, МПа;
n - число элементов опорной ветви стойки усиления.

Осадку опорной ветви заданной величины С, см, выбирают клиньями распорного приспособления, на лицевой поверхности которых наносят разметочные линии или риски.

Разметочные линии представляют на маяке, изготовленном на мм-бумаге, наклеивая маяк на установленные клинья и разрезая его по месту стыкования клиньев между собою до включения их в работу, то есть расклинивания.

Для предупреждения выпадания отдельных кирпичей из участков поврежденной стены и повышения устойчивости здания в конструктивную схему каркаса усиления включают сетку ограждения, выполняя ее в виде дощатого щита.

Дощатый щит ограждения изготовляют сборным пролетом, равным расстоянию между кромками стоек каркаса усиления.

При установке расклинивающего приспособления к нижнему торцу стойки усиления сквозные отверстия в стене и в опорной ветви для пропуска стяжных болтов выполняют овальными с зазором Д, см, при этом величину зазора принимают не менее удвоенной требуемой величины осадки нагруженной опоры, то есть: Д ≥ 2 С, см.

В предложенном изобретении пространственную неизменяемость каменных конструкций восстанавливаемого здания обеспечивают вертикальными и горизонтальными связями жесткости каркаса усиления.

Вертикальную связь принимают в виде жесткого диска, составляя его из стоек каркаса усиления и щитов отраждения, которые устанавливают враспор между стойками.

Горизонтальную связь выполняют в виде продольных поперечных и пересекающихся тяжей, устанавливая их в уровне перекрытия или покрытия здания.

Горизонтальные элементы каркаса - прогоны и/или щиты ограждения - устанавливают к стене здания с зазором, образовывая его путем накладки горизонтальных элементов на стойки каркаса.

Для увеличения несущей способности и сокращения расхода древесины горизонтальные элементы каркаса, изготовленные из неразрезных досок или брусьев, устанавливают вплотную к стене здания и прижимают к ней ветвями стоек каркаса с помощью натянутых болтов.

Для предупреждения загнивания древесины торцовых частей опорной ветви составной стойки усиления последние снабжают торцовыми пластинами из металла и гидроизоляцией.

Для снижения показателей пожарной опасности восстанавливаемых конструкций здания элементы каркаса усиления, то есть стойки, клинья, прогоны и дощатые щиты, покрывают огнезащитным материалом, например штукатуркой по дранке, толщиной b 2 см.

Для ограничения распространения огня по пустотам конструкции усиления пространство между пустотами разреженного дощатого щита каркаса усиления заполняют легким негорючим материалом, например, пенобетоном, керамзитобетоном или минеральной ватой, обернутой полиэтиленовой пленкой.

Для уменьшения доли периметра поперечного сечения деревянного бруса - прогона, обогревающегося в условиях огневого воздействия, - прогоны разреженного щита ограждения каркаса усиления изготавливают в виде брусков или досок, устанавливая их кромкой в сторону обогреваемой поверхности конструкции в условиях пожара.

Для снижения трудозатрат на устройство огнезащиты деревянных элементов каркаса усиления на их открытые боковые поверхности наносят крупноразмерные листы огнезащитной облицовки, например гипсокартонные листы в 1 и более слоев толщиной не менее 1,4 см каждый.

Для снижения стоимости строительных материалов и экономии цемента на огнезащитное покрытие поверхностей деревянных элементов усиления, установленных в местах, надлежаще защищенных от увлажнения, изготовляют тяжелый pacтвоp для штукатурки из мятой жирной глины, отощенной песком, состава в следующем соотношении компонентов в сухой смеси, по мас.%: глина жирная 15-20, песок природный обыкновенный 80-85, и наносят на защищаемую от огня поверхность цемента раствор толщиной не менее 2 см.

При использовании глины средней жирности для штукатурки изготовляют раствор составa, по мас. %: глина средней жирности 25-30, песок природный обыкновенный 70-75.

При использовании тощей глины для штукатурки изготавливают раствор состава, по мас.%: глина тощая 30-40, песок природный обыкновенный 60-70.

Для повышения водостойкости глиняного раствора для штукатурки в глину добавляют известь (5-10%) и изготовляют раствор состава, по мас.%: глина жирная 14-18, известь гашеная 1-2, песок природный обыкновенный 80-85.

Для получения легкой, умеренно горючей штукатурки изготовляют глиняный раствор cocтaвa, по мас.%: глина жирная или тощая 50-60, заполнитель органический легкий 40-50, - в виде легкой стружки, соломы, пакли, костры, опилок, - в пластическом состоянии раствор наносят на поверхность деревянных элементов усиления толщиной 3-5 см, получая после его затвердевания легкую, умеренно горючую штукатурку.

Для повышения теплоизоляционных и огнезащитных свойств известковой штукатурки к вяжущему компоненту раствора - извести - добавляют песок легкий природный или искусственный, например, молотый шлак, пемзу, трепел, туф, уголь, - изготовляют легкий раствор состава, по мас.%; известь гашеная 20, трепел 5-10, угольная мелочь 70-75, и наносят на деревянные элементы раствор с малой теплопроводностью толщиной 3-5 см.

Для затворения растворных смесей используют питьевую воду.

Для определения состава растворов использованы материалы плотностью, г/см³ : глина жирная 13-1,4, глина средней жирности 1,45-1,5, глина тощая 1,55-1,6, известь 1,4 - цемент 1,2-1,3, песок природный обыкновенный 1,4-1,6, трепел 0,4-0,5, угольная мелочь 1,2-1,4 г/см³.

Следовательно, использование предлагаемого устройства усиления каменных конструкций здания обеспечивает:
1) повышение эксплуатационной надежности, то есть несущей способности, огнестойкости и долговечности поврежденных конструкций здания;
2) пространственную неизменяемость восстановленного здания и устойчивость поврежденных конструкций стен;
3) рациональное и безопасное усиление каменных конструкций вследствие: применения составных предварительно нагруженных стоек каркаса усиления и получения комплексной каменно-деревянной конструкции, использования деревянной дранки вместо металлической сетки для закрепления огнезащитного материала на элементах усиления, применения стяжных болтов по высоте стоек усиления с шагом, предельно допустимым из условия устойчивости сжатых элементов, ocyщecтвления контроля за величиной нагружения стоек усиления;
4) многофункциональность элементов усиления, включающая увеличение несущей способности каменных конструкций; обеспечение пространственной жесткости поврежденного здания; возможность устройства многослойной конструкции стены, повышающей ее теплоизоляционные свойства, предупреждение выпадания отдельных камней из поврежденной кладки установкой защитного щита - жесткого диска каркаса усиления;
5) снижение металлоемкости и массы элементов усиления вследствие замены арматурной стали и тяжелого бетона на древесину; снижение трудоемкости работ по усилению каменных конструкций в условиях строительной площадки; снижение сроков восстановления здания и затрат на материалы, монтаж элементов усиления и транспорт; увеличение показателей долговечности и снижение возгораемости элементов усиления путем конструктивной защиты древесины от гниения и возгорания;
6) экономию цемента: применение извести вместо цемента в составе раствора для штукатурки 1м² поверхности толщиной 5 см снижает его объемную массу с 10 до 5 кг/м², то есть в 2 раза, так как масса, например, цементно-перлитовой штукатурного раствора составляет 1000 кг/м³, а известково-перлитового 500 кг/м³. Цена известкового раствора ниже цементного в 1,6 раза, так как С_ц/С_и= 270/170= 1,6, где С_ц, С_и - соответственно цена 1т цемента и извести, руб. Применение глины вместо цемента снижает цену штукатурного раствора более чем в 10 раз, т.к. С_ц/С_г=270/25=10,8, где C_ц, C_г - соответственно цена 1 т цемента и глины, руб. Экономия портландцемента в 1 м³ цементного раствора составляет 0,7 м³, т.е. 1,5т • 270 руб.=405 руб/т.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существующим признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как более близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к устраиваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию по новизне.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию изобретательского уровня.

На фиг. 1 изображен фасад торцовой стены одноэтажного кирпичного здания с проемами и расположением на нем деревянных стоек, прогонов и щитов ограждения устройства усиления.

На фиг. 2 - продольный разрез фрагмента стены здания, - вид изнутри помещения, - с расположением на нем деревянных стоек, распорного устройства и щитов ограждения.

На фиг. 3-7 показаны планы участков стены кирпичного здания с установленными составными стойками, щитами ограждения и досками зашивки.

На фиг. 8-10 - стены кирпичного здания в разрезе с элементами устройства разгружения их от веса покрытия.

На фиг. 11-12 - разгружающее устройство соответственно до и после расклинивания, т.е. включения в работу.

На фиг. 13-22 показаны в двух проекциях виды дощато-гвоздевых щитов ограждения усиливаемой стены.

На фиг. 23-25 показаны в трех проекциях теплоизоляционный навесной щит ограждения пониженной возгораемости: план фиг. 23; разрезы В-В и Б-Б фиг. 24 и 25.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением указанного выше технического результата.

Конструктивную схему каркаса усиления кирпичной стены 1 без ее разгружения представляют вертикальные элементы - составные деревянные стойки - 2, горизонтальные элементы деревянные брусья или доски - 3 и защитно-ограждающие элементы - 4. Вертикальные и горизонтальные элементы 2 и 3 каркаса соединяют между собой крепежными болтами 5 с натяжными гайками и шайбами (см. фиг. 1).

Схему каркаса усиления кирпичной стены 1 с разгружением ее от стропильной конструкции 6 представляют составные деревянные стойки 2 с распорным устройством 7 (см. фиг. 2).

В качестве подкладки под несущие элементы покрытия используют деревянный прогон 8. Этот прогон выполняют неразрезным и его предоставляют в качестве элемента каркаса усиления. При необходимости разгружения участка стены 1 от одной балки покрытия подкладку под нее принимают в виде отрезка бруса или доски 28. Фахверковые стойки 9 применяют при уменьшении длины сборных распорных щитов отраждения 4, при использовании неразрезных досок обшивки 11 стены 1 или установке навесного щита 10 на простенке.

Для усиления кирпичной стены 1 и предупреждения выпадания кирпичей из поврежденной кладки устанавливают сборные распорные дощатые щиты ограждения 4, навесные щиты 10 или доски зашивки 11. Доски зашивки применяют неразрезными и укладывают впритык к каменной кладке или с зазором для утеплителя (см. фиг. 3 и 4).

При условии примыкания стены 1 здания к колонне 12 из кирпича, бетона или металла и восприятии щитами ограждения 4 ветровой нагрузки деревянные стоки 2 каркаса усиления прикрепляют к ним крепежными приспособлениями, например болтами 5 и хомутами 13 (см. фиг. 6 и 7).

Составную стойку 2 составляют опорная ветвь 14, установленная на гидроизоляционный слой 15 и фундамент 16, и ненагруженная ветвь 17 (см. фиг. 8).

При отсутствии защитных щитов ограждения 4 ненагруженную ветвь составной стойки выполняют в виде металлической полосы 18 (см. фиг. 9).

При упрощенном варианте вместо металлической полосы 18 устанавливают подкладку 19 из металла или древесины под шайбу натяжного болта (см. фиг. 10).

Распорное приспособление выполняют в виде спаренных клиньев. До включения клиньев в работу определяют величину осадки (С, мм) опорной ветви 14 деревянной стойки и наносят разметочную линию 20 на поверхность пары клиньев 7. Положение клиньев до введения и после введения их в работу приведено соответственно на фиг. 11 и 12.

На фиг. 8-12 обозначения G и Р представляют собой части нагрузки от элемента покрытия 6, воспринимаемые соответственно кирпичной стеной 1 и распорным устройством 7; на фиг. 11: а х в - поперечное сечение деревянного прогона 8.

Конструкцию сборного дощатого щита 4 ограждения представляют в виде каркаса из досок или брусков - поперечные 21 и продольные 22 ребра - с фанерными, асбестоцементными или гипсокартонными полками 23 толщиной 6-10 мм (см. фиг. 13-14).

Дощато-гвоздевой щит 4 выполняют из тонких досок 24 сплошного или разреженного типа (см. фиг. 15 - 18), однослойным с раскосами 25 или двойным перекрестным, состоящим из разреженного рабочего настила 26 и косого защитного настила 27 из тонких досок (см. фиг. 19 - 22).

Понижение возгораемости деревянных щитов 4 получают за счет расположения брусков и досок 21 и 22 кромкою к поверхности стены, заполнения пустот легким негорючим утеплителем 29 и нанесения огнезащитного материала 30, например штукатурки по дранке (см. фиг. 23-25).

Сборку деревянных элементов усиления кирпичной стены здания в исполнении для длительного использования производят так:
a) при необходимости укрепления и разгрузки от массы покрытия небольшого участка поврежденной стены: сначала назначают конструктивную схему, материал и размеры сечения элементов составной части 2, определяют места отверстий в стене 1 и элементах стойки 2 для крепления болтов 5, снабжают опорные участки гидроизоляцией 15 на фундаменте 16, прикрепляют элементы стойки 2 к кирпичной стене 1, устанавливают элементы стойки 2 к кирпичной стене 1, устанавливают отрезок бруса - подкладку 28 под разгружаемую опору стропильной конструкции 6 и распорное устройство, например, клинья 7 с последующей их подбивкой на высоту С, мм;
b) при необходимости укрепления и разгрузки кирпичной стены от веса элементов покрытия всего или части здания: сначала, с шагом ригелей покрытия, прикрепляют к стене 1 элементы двух и более составных стоек 2, помещая торцы ветви 14 на гидроизоляцию 15 и фундамент 16, затем устанавливают неразрезной прогон-подкладку 8 под стропильные балки, ставят и вводят в работу распорное устройство, например клинья 7; по необходимости между несущими стойками 2 помещают фахверковые стойки 9, затем к стойкам 2 и 9 прикрепляют деревянные брусья - прогоны 3, создавая жесткий каркас усиления, а ячейки каркаса усиления заполняют дощатыми щитами 4; укрепление кирпичной стены 1 неразрезными досками зашивки 11 исключает применение прогонов 3.

Применение предлагаемого способа и конструктивных мер позволяет провести комплексную защиту деревянных элементов усиления от увлажнения, биоразрушения и возгорания. Вследствие этого временные крепления из древесины переводят в разряд длительного их использования.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:
а) средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в строительной промышленности, а именно к способам усиления каменных конструкций здания;
б) для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность ею осуществлении с помощью описанных в заявке средств;
в) предложенный способ применен при усилении поврежденной несущей наружной кирпичной стены облегченной кладки части одноэтажного производственного здания размером в плане 9 х 81 м, шаг строительных железобетонных балок 6 м.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Источники информации
1. А.с. СССР 949136, МКИ-3, Е 04 G 23/00. Способ восстановления здания с частично обрушившимися конструкциями. Пинчук В.Я. Опубл. 07.08.82. Бюл. 29.

2. А. с. СССР 918408, МКИ-3, F 04 G 23/00. Способ усиления кирпичных стен. Марджаншвили М.А., Костриц А.И., Миндели Т.Б. и др. Опубл. 07.04.82. Бюл. 13.

3. Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и сооружений. - М.: Стройздат, 1984, 36 с. (п.п. 2.32 и 2.33, рис. 5, с. 19-20).

Формула изобретения

1. Способ усиления каменных конструкций здания, включающий установку разгружающих элементов в виде деревянных стоек с распорным устройством, обеспечивающим заданную степень разгружения стены здания, отличающийся тем, что деревянные стойки выполняют составными, располагают с внутренней и наружной сторон здания и связывают между собой натяжными болтами, проходящими через сквозные отверстия в стене, затем стойки соединяют с горизонтальными элементами с образованием каркаса, защищенного от возгорания, и прикрепляют к ним ограждающую сетку, при этом натяжные болты располагают между собой на расстоянии не более предельно допустимой величины, определяемой по расчету, а горизонтальные элементы каркаса выполняют неразрезными из деревянных брусьев или досок прогонов и устанавливают с одной или обеих сторон стены здания, в распор между стойками устанавливают плиты ограждения с образованием вертикальной связи жесткости, а горизонтальные связи жесткости выполняют в виде продольных, поперечных, пересекающихся тяжей на уровне перекрытия или покрытия здания и прикрепляют с натяжением к стойкам.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что составную стойку выполняют из двух деревянных брусьев, бревен или досок, устанавливая соответственно с внутренней и наружной стороны здания и соединяя их натяжными болтами.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что составную стойку выполняют из брусьев, бревен или досок, прикрепляя их к стене здания натяжными болтами.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что число натяжных болтов на одном нарезном элементе составной стойки принимают не менее двух.

5. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что размер поперечного сечения каждой ветви составной стойки принимают конструктивно или по расчету.

6. Способ по любому из пп. 1-3 и 5, отличающийся тем, что сечение опорной ветви составной стойки принимают по расчету на усилие сжатия от полного или частичного разгружения каменной стены.

7. Способ по любому из пп. 1 или 6, отличающийся тем, что опорные ветви составной стойки под элементы покрытия или перекрытия здания устанавливают в распор.

8. Способ по любому из пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что опорную ветвь составной стойки нагружают путем включения в работу распорного приспособления, например, клиньев.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опорный столик для распорного приспособления, например, клиньев, предусматривают на одном из торцов опорной ветви или на любой высоте стойки.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вертикальную связь жесткости выполняют в виде дощатого щита.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дощатый щит выполняют сплошным или разреженным.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что расстояние между продольными ребрами разреженного дощатого щита ограждения принимают не более толщины кирпича или камня поврежденной стены, например, не более 65 мм, при каменной кладке из обыкновенного глиняного кирпича.

13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что зазоры между продольными ребрами разреженного щита заполняют негорючим материалом, например строительным раствором или бетоном.

14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дощатый щит ограждения устанавливают вплотную к стене здания или предусматривают зазор для материала усиления стены или для утеплителя.

15. Способ по п. 10, отличающийся тем, что распорные дощатые щиты ограждения устанавливают с одной или двух сторон поврежденного участка стены здания.

16. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что предельно допустимую длину участков опорной ветви составной стойки между стяжными болтами определяют по формуле

где L _max - наибольшая длина участка опорной ветви стойки усиления между болтами, см;
λ_max - предельная гибкость элемента деревянной конструкции; см. табл. СНиП II. 25-80* "Деревянные конструкции", - М. , 1983;
К mp = 0,3-1,0 - коэффициент снижения несущей способности каменной кладки в зависимости от степени ее повреждения; см. табл. 1-3 "Рекомендации по усилению каменных конструкций зданий и сооружений", - М. , 1984;
М= 0,65-2,20 - коэффициент условия закрепления концов участка опорной ветви; см. п. 4.21 СНиП II. 25-80*;
J - момент инерции поперечного сечения опорных и неопорных ветвей составной стойки, см⁴;
А - площадь поперечного сечения опорной ветви составной стойки, см².

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что требуемую величину осадки опорной ветви составной стойки от нагрузки, с заданной степенью разгружающей стену, определяют по формуле

где С - суммарное силовое перемещение элементов опорной ветви стойки, см;
Р - нагрузка на опорную ветвь стойки, кН;
L_i - длина i-го сжатого элемента опорной ветви, см;
А_i - площадь сжатия i-го элемента опорной ветви, см²;
Е_i - модули упругости древесины вдоль или поперек волокон, МПа;
n - число элементов опорной ветви стойки усиления.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что осадку опорной ветви заданной величины выбирают клиньями распорного приспособления, на лицевую поверхность которых наносят разметочные линии или риски.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что разметочные линии представляют на маяке, изготовленном на миллиметровой бумаге, наклеивая маяк на установленные клинья и разрезая его по месту стыкования клиньев между собой до включения их в работу, т. е. расклинивания.

20. Способ по п. 10, отличающийся тем, что дощатый щит ограждения изготавливают сборным, пролетом, равным расстоянию между кромками стоек каркаса усиления.

21. Способ по п. 8, отличающийся тем, что при установке распорного приспособления к нижнему торцу составной стойки, сквозные отверстия в стене и в опорной ветви для пропуска стяжных болтов выполняют овальными с зазором Д, см, при этом величину зазора принимают не менее удвоенной требуемой величины осадки нагруженной опоры, то есть Д ≥ 2С; см.

22. Способ по п. 12, отличающийся тем, что горизонтальные элементы каркаса усиления - прогоны и/или щиты ограждения - устанавливают к стене здания с зазором, образовывая его путем накладки горизонтальных элементов на стойки каркаса.

23. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горизонтальные элементы каркаса, изготовленные из неразрезных досок или брусков, устанавливают вплотную к стене здания и прижимают к ней ветвями стоек каркаса с помощью натяжных болтов.

24. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что торцовые грани опорной ветви составной стойки снабжают пластинками из металла и гидроизоляцией.

25. Способ по любому из пп. 1, 5 и 10, отличающийся тем, что элементы каркаса усиления покрывают огнезащитным материалом, например штукатуркой по дранке, толщиной b ≥ 2 cм.

26. Способ по п. 10, отличающийся тем, что пространство между прогонами разреженного дощатого щита каркаса усиления заполняют легким негорючим материалом, например пенобетоном, керамзитобетоном или минеральной ватой, обернутой полиэтиленовой пленкой.

27. Способ по п. 10, отличающийся тем, что прогоны разреженного щита ограждения каркаса усиления изготовляют в виде брусков или досок, устанавливая их кромкой в сторону обогреваемой поверхности конструкции в условиях пожара.

28. Способ по п. 10, отличающийся тем, что на открытую поверхность деревянных элементов каркаса усиления наносят крупноразмерные листы огнезащитной облицовки, например, гипсокартонные листы в 1 и более слоев толщиной не менее 1,4 см каждый.

29. Способ по п. 25, отличающийся тем, что для оштукатуривания поверхности деревянных элементов усиления, установленных в местах, надлежаще защищенных от увлажнения изготовляют тяжелый глиняный раствор для штукатурки из мятой жирной глины, отощенной песком, состава в сухой смеси, мас. %: глина жирная 15-20, песок природный обыкновенный 80-85, и наносят на защищаемую от огня поверхность элемента раствор толщиной не менее 2 см.

30. Способ по п. 25, отличающийся тем, что при использовании глины средней жирности для штукатурки изготовляют раствор состава, мас. %: глина средней жирности 25-30, песок природный обыкновенный 70-75.

31. Способ по п. 25, отличающийся тем, что при использовании тощей глины для штукатурки изготовляют раствор, мас. %: глина тощая 30-40, песок природный обыкновенный 60-70.

32. Способ по п. 25, отличающийся тем, что для повышения водостойкости глиняного раствора для штукатурки в глину добавляют известь и изготовляют раствор состава, мас. %: глина жирная 14-18, известь гашеная 1-2, песок природный обыкновенный 80-85.

33. Способ по п. 25, отличающийся тем, что для получения легкой, умеренно-горючей штукатурки изготовляют глиняный раствор состава, мас. %: глина жирная или тощая 50-60, заполнитель органический легкий 40-50 в виде мелкой стружки, соломы, пакли, опилок, в пластическом состоянии раствор наносят на поверхность деревянных элементов усиления толщиной 3-5 см, получая после его затвердевания легкую, умеренно горючую штукатурку.

34. Способ по п. 25, отличающийся тем, что для повышения теплоизоляционных и огнезащитных свойств известковой штукатурки, к вяжущему компоненту раствора извести добавляют песок легкий природный или искусственный, например, молотый шлак, пемзу, трепел, туф, уголь, изготовляют легкий раствор состава, в сухой смеси, мас. %: известь гашеная 20, трепел 5-10, угольная мелочь 70-75, и наносят на деревянные элементы раствор с малой теплопроводностью толщиной 3-5 см.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25