Способ усиления железобетонных конструкций

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении и реконструкции зданий и сооружений. Технический результат - повышение качества совместной работы слоев «старого» бетона усиливаемой конструкции и «нового бетона» усиления. В способе усиления железобетонных конструкций посредством укладки на существующую поверхность нового бетона, закрепленного шпонками, отверстия для шпонок пробуривают алмазным инструментом под углом 90° и (или) менее 90° относительно поверхности усиливаемой конструкции, а шпонки изготавливают железобетонными. Кроме того, конструкцию усиливают сборным железобетонным элементом или монолитным бетоном; а в качестве материала для шпонок используют бетонные шпонки из тяжелого бетона и подвергают их обжатию в процессе твердения. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении и реконструкции зданий и сооружений, основными несущими элементами которых являются железобетонные конструкции.

При усилении изгибаемых железобетонных строительных конструкций путем увеличения рабочего сечения элемента важным моментом является обеспечение сцепления между слоями «старого» и «нового» бетона. На практике при бетонировании это достигается путем тщательной подготовки поверхности, что является трудоемким процессом. Несущая способность сборно-монолитной конструкции зависит от прочности контактного шва, от вида контакта и степени его обработки. Жесткость усиливаемой конструкции зависит от податливости контактного шва. Обеспечение надежного сцепления двух бетонов в настоящее время достигается подготовкой искусственной шероховатостью контактной поверхности в виде рифления, создания шпонок, выступов, выпусков арматуры и др., обработкой контактной поверхности сборного элемента (очистка, пескоструйная обработка, химическая обработка, поливка цементным раствором и т.д.). Следует отметить, что вышеперечисленные мероприятия не всегда обеспечивают надлежащее сцепление старого и нового бетона.

Известен способ усиления железобетонных плит перекрытия, при котором работа слоев старого и нового бетонов обеспечивается за счет бетонных шпонок, образующихся в результате пробивки в конструкции отверстий и бетонирования /А.С. 337482 СССР, МКИ E04G 23/02. Способ усиления железобетонных плит перекрытия / Конев В.К., Михеев И.И., Косенков Е.Д., Соловьев Ю.Н., Захаров С.Т.; Донецкий гос. проект. и науч.-исслед. ин-т «Промстройниипроект». - №1477692/29-14; заявл. 17.09.70; опубл 05.05.72, Бюл. №15/ [1].

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что при пробивке отверстий в конструкции образуются микротрещины, расслоения, которые существенно снижают ее несущую способность.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ соединения старого бетона с новым, в котором обеспечение работы слоев старого и нового бетонов осуществляется путем механической обработки старого бетона: нанесения на его поверхность клея, металлических фибр и бетонирования /А.С. 1183645 СССР, МКИ E04G 23/02. Способ соединения старого бетона с новым / Рабинович Е.А., Роханский О.О., Черкасский И.Г. Проект. науч.-исслед. ин-т. «Харьковский Промстройниипроект». - №3532612/29-33; заявл. 24.11.82; опубл. 07.10.85, Бюл. №37/ [2]. Принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что описанный способ является достаточно трудоемким и дорогостоящим, в то же время прочность контактного шва не всегда достигает требуемой величины из-за сложного характера работы сборно-монолитной железобетонной конструкции.

Сущность изобретения заключается в увеличении несущей способности существующих, преимущественно изгибаемых конструкций путем увеличения рабочего сечения элемента (увеличения сжатой зоны бетона).

Технический результат - повышение качества совместной работы слоев «старого» бетона усиливаемой конструкции и «нового бетона» усиления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе усиления железобетонных конструкций посредством укладки на существующую поверхность усиливаемой конструкции нового бетона, включающем разгрузку усиливаемых конструкций, очистку рабочей поверхности, пробивку в усиливаемых конструкциях отверстий для шпонок и бетонирование усиления, особенностью является то, что отверстия для шпонок пробуривают алмазным инструментом под углом 90° и/или менее 90° к поверхности, а после бетонирования бетонную смесь шпонок в процессе твердения дополнительно подвергают обжатию.

Кроме того, при усилении железобетонных конструкций сборным элементом усиления, включающем разгрузку усиливаемых конструкций, очистку рабочей поверхности, пробивку отверстий для шпонок и их бетонирование, особенность заключается в том, что отверстия для шпонок в усиливаемой конструкции и сборном элементе усиления пробуривают одновременно алмазным инструментом под углом 90° и/или менее 90° к поверхности, затем производят бетонирование пробуренных отверстий, после чего уложенную в шпонки бетонную смесь в процессе твердения подвергают обжатию.

Особенностью описанного способа усиления железобетонных конструкций является то, что:

- конструкцию усиливают сборным железобетонным элементом или монолитным бетоном;

- в качестве материала для шпонок используют железобетонные шпонки из бетона и подвергают их обжатию в процессе твердения;

- при выбуривании алмазным инструментом отверстия под шпонку можно определить послойную прочность бетона в конструкции /А.С. 2179722 РФ, МКИ G01N 33/38. Способ анализа структуры и прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения / Кричке В.О., Мурашкин Г.В., Волков Ю.В., Горяинов Д.В., Самарская государственная архитектурно-строительная академия - №2000105561/03; заявл. 06.03.2000; опубл. 20.02.2002, Бюл. №5/ [3], необходимую для расчета усиления. На чертежах представлено:

на фиг.1 изображена конструкция, усиленная способом увеличения рабочего сечения с применением сборного железобетонного элемента шпонок из бетона, подвергнутых обжатию в процессе твердения и устроенных под углом 90° к поверхности усиливаемого элемента, где 1 - усиливаемая железобетонная конструкция, 2 - сборный элемент усиления, 3 - шпонка из бетона, подвергнутая обжатию в процессе твердения, 4 - металлическая шайба, 5 - металлическая шпилька, 6 - гайка;

на фиг.2 изображена конструкция, усиленная способом увеличения рабочего сечения с применением монолитного железобетона и железобетонных шпонок из бетона, подвергнутых обжатию в процессе твердения и устроенных под углом 90° к поверхности усиливаемого элемента, где 1 - усиливаемая железобетонная конструкция, 3 - шпонка из бетона, подвергнутая обжатию в процессе твердения, 4 - металлическая шайба, 5 - металлическая шпилька, 6 - гайка, 7 - монолитный бетон усиления, 8 - металлическая пластина;

на фиг.3 изображена конструкция, усиленная способом увеличения рабочего сечения с применением сборного железобетонного элемента и шпонок из бетона, подвергнутых обжатию в процессе твердения и устроенных под углом 90° и менее 90° к поверхности усиливаемого элемента, где 1 - усиливаемая железобетонная конструкция, 2 - сборный элемент усиления, 3 - шпонка из бетона, подвергнутая обжатию в процессе твердения, 4 - металлическая шайба, 5 - металлическая шпилька, 6 - гайка;

на фиг.4 изображена конструкция, усиленная способом увеличения рабочего сечения с применением монолитного железобетона и железобетонных шпонок из бетона, подвергнутых обжатию в процессе твердения и устроенных под углом 90° и менее 90° к поверхности усиливаемого элемента, где 1 - усиливаемая железобетонная конструкция, 3 - шпонка из бетона, подвергнутая обжатию в процессе твердения, 4 - металлическая шайба, 5 - металлическая шпилька, 6 - гайка, 7 - монолитный бетон усиления, 8 - металлическая пластина, 9 - упорный башмак, 10 - упорная пластина под упорный башмак.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем:

- перед проведением усиления необходимо максимально разгрузить конструкцию от постоянных и временных нагрузок, подготовить все необходимые материалы, произвести очистку контактного (верхнего) слоя усиливаемой железобетонной конструкции 1 от пыли, грязи разрушенного бетона и т.п.;

- при усилении существующей конструкции сборным элементом усиления 2 с применением шпонок из бетона, подвергающихся обжатию в процессе твердения 3, указанный сборный элемент 2 устанавливают в проектное положение, после чего алмазным инструментом пробуривают отверстия под углом 90° и (или) менее 90° в сборном элементе усиления 2 и усиливаемой железобетонной конструкции 1 одновременно. Затем устанавливают элементы для создания обжатия (опалубку для бетонирования) шпонок, как показано на фиг.1-4, которая включает в себя металлическую шпильку 5, гайку 6 и нижнюю металлическую шайбу 4 диаметром, равным диаметру устроенного отверстия под шпонку (с допуском, обеспечивающим свободное перемещение шайбы в отверстии). Устанавливают арматуру шпонок в проектное положение и производят бетонирование и уплотнение смеси. После бетонирования и уплотнения устанавливают вторую верхнюю металлическую шайбу 4, после чего затягивают гайки 6 на металлической шпильке 5 до требуемой величины, обеспечивая обжатие бетонной смеси. После набора бетоном марочной прочности конструкция готова к эксплуатации;

- при усилении существующей конструкции монолитным бетоном усиления 7 и бетонных шпонок из бетона, подвергающихся обжатию в процессе твердения 3, пробуривают алмазным инструментом отверстия в усиливаемой железобетонной конструкции 1 под углом 90° и (или) менее 90°. Затем устанавливают опалубку для бетонирования набетонки усиления и шпонок, как показано на фиг.1-4, которая включает в себя металлическую шпильку 5, гайку 6 и нижнюю металлическую шайбу 4 диаметром, равным диаметру устроенного отверстия под шпонку (с допуском, обеспечивающим свободное перемещение шайбы в отверстии). Устанавливают арматуру шпонок в проектное положение и производят бетонирование и уплотнение бетонной смеси усиления. После бетонирования и уплотнения устанавливают металлические пластины 8 и (или) упорные пластины под упорный башмак 10 (устанавливают упорный башмак) и затягивают гайки 6 на металлической шпильке 5 до требуемой величины, обеспечивая обжатие бетонной смеси в зоне устроенного отверстия в конструкции под шпонку. После набора бетоном марочной прочности конструкция готова к эксплуатации.

К преимуществам данного изобретения можно отнести простоту осуществления усиления, которая не требует больших трудозатрат и дорогостоящих материалов, а так же заданную (подтвержденную расчетом) несущую способность усиливаемой конструкции.

Источники информации

1. А.С. 337482 СССР, МКИ E04G 23/02. Способ усиления железобетонных плит перекрытия / Конев В.К., Михеев И.И., Косенков Е.Д., Соловьев Ю.Н., Захаров С.Т.; Донецкий гос. проект. и науч. - исслед. ин-т «Промстройниипроект». - №1477692/29-14; заявл. 17.09.70; опубл 05.05.72, Бюл. №15.

2. А.С. 1183645 СССР, МКИ E04G 23/02. Способ соединения старого бетона с новым / Рабинович Е.А., Роханский О.О., Черкасский И.Г. Проект. науч.-исслед. ин-т. «Харьковский Промстройниипроект». - №3532612/29-33; заявл. 24.11.82; опубл. 07.10.85, Бюл. №37

3. А.С. 2179722 РФ, МКИ G01N 33/38. Способ анализа структуры и прочности бетона в процессе взятия проб из бетонных конструкций методом бурения / Кричке В.О., Мурашкин Г.В., Волков Ю.В., Горяинов Д.В., Самарская государственная архитектурно-строительная академия - №2000105561/03; заявл. 06.03.2000; опубл. 20.02.2002, Бюл. №5.

1. Способ усиления железобетонных конструкций посредством укладки на существующую поверхность усиливаемой конструкции нового бетона, включающий разгрузку усиливаемых конструкций, очистку рабочей поверхности, пробивку в усиливаемых конструкциях отверстий для шпонок и бетонирование усиления, отличающийся тем, что отверстия для шпонок пробуривают алмазным инструментом под углом 90° и/или менее 90° к поверхности, а после бетонирования бетонную смесь шпонок в процессе твердения дополнительно подвергают обжатию.

2. Способ усиления железобетонных конструкций сборным элементом усиления, включающий разгрузку усиливаемых конструкций, очистку рабочей поверхности, пробивку в усиливаемых конструкциях отверстий для шпонок и их бетонирование, отличающийся тем, что отверстия для шпонок в усиливаемой конструкции и сборном элементе усиления одновременно пробуривают алмазным инструментом под углом 90° и/или менее 90° к поверхности, затем производят бетонирование пробуренных отверстий, после чего уложенную в шпонки бетонную смесь в процессе твердения дополнительно подвергают обжатию.