Способ усиления многопролетного железобетонного перекрытия каркаса зданий и сооружений

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления перекрытий многопролетного каркасного железобетонного здания. Технический результат заключается в снижении трудозатрат при монтаже. Способ усиления перекрытия осуществляют следующим образом. Напрягаемую арматуру размещают в пролетах каркаса здания в зоне растягивающих напряжений, у нижней грани перекрытия, а по опорам у верхней грани перекрытия. Затем предварительно снизу и сверху перекрытия устанавливают металлические пластины и стягивают их шпильками с усилием обжатия, меньшим призменной прочности бетона конструкции. После чего на нижней и верхней пластинах жестко крепят упоры и размещают в них концы напрягаемой арматуры. Затем арматуру нагревают и фиксируют в упорах анкерными устройствами с последующей при охлаждении передачей усилия натяжения через пластины на бетон конструкции. 5 ил.

 

Изобретение относится к области строительства, а именно к усилению и увеличению несущей способности конструкций многопролетных железобетонных перекрытий, ранее возведенных, реконструируемых зданий и сооружений, находящихся в эксплуатации.

Известен способ усиления многопролетных плит перекрытия, включающий приварку дополнительной арматуры с помощью соединительного элемента к существующей вскрытой рабочей арматуре нижней грани перекрытия в пролете здания и верхней грани перекрытия на опоре в зонах изгибающих моментов конструкций. /1/

Известен способ усиления конструкции, включающий внешнее армирование композиционными материалами ленты из углеродного волокна, закрепляемой с помощью приклеивания на основе эпоксидных составов к нижней грани в пролетах и верхней грани на опорах в зонах изгибающих моментов конструкций. /2/

Наиболее близким к предлагаемому является способ усиления перекрытий и балок многопролетного железобетонного каркаса здания преднапряженной арматурой. /3/

Недостатком известных способов является сложность и трудоемкость работ из-за необходимости удаления защитного слоя бетона, вскрытия участка рабочей арматуры и закрепления соединительного элемента с рабочей арматурой с помощью сварки. При этом арматура усиления также закрепляется с соединительным элементом с помощью сварки. Сварной способ закрепления с рабочей арматурой, находящейся в напряженном состоянии, не рекомендуется. Усилия, возникающие в арматуре усиления, передаются конструкции через рабочую арматуру, находящуюся в напряженном состоянии.

Недостатками способа усиления композиционными материалами является то, что клеящие составы не устойчивы к температурным воздействиям, конструкция усиления включается в работу только после увеличения эксплуатационных нагрузок при увеличении существующих прогибов от изгибающих моментов в пролетах и на опорах. Такое усиление не влияет на увеличение прочности опорных зон перекрытий от продавливания, от перерезывающих усилий по наклонным сечениям.

Техническая задача заключается в разработке способа усиления конструкции, при котором упрощается изготовление элементов усиления, сокращается время монтажных работ, при этом не возникает необходимость производства подготовительных работ для вскрытия на усиливаемых конструкциях или подготовки поверхностей конструкций на участках усиления, а элементы усиления, закрепленные на конструкциях, уже в процессе монтажа воспринимают нагрузки, тем самим предварительно усиливая и увеличивая их несущую способность как от изгибающих моментов, так и от перерезывающих усилий (продавливания) на опорах.

Поставленная задача решается таким образом, что в способе усиления перекрытий и балок многопролетного железобетонного каркаса здания преднапряженной арматурой, согласно изобретению, напрягаемую арматуру размещают в пролетах каркаса здания в зоне растягивающих напряжений, у нижней грани перекрытия, а по опорам у верхней грани перекрытия, при этом предварительно снизу и сверху перекрытия на участке, равном 1/3-1/4 длины пролета, устанавливают металлические пластины и стягивают их шпильками с усилием обжатия, меньшим призменной прочности бетона конструкции, а усилие натяжения арматуры Р обеспечивается условием Р≤N*f, где N - усилие обжатия, f - коэффициент трения поверхности металлической пластины и бетона, после чего на нижней и верхней пластинах жестко крепят упоры и размещают в них концы напрягаемой арматуры, затем арматуру нагревают и фиксируют в упорах анкерными устройствами с последующей при охлаждении передачей усилия натяжения через пластины на бетон конструкции. Кроме того, для увеличения усилия натяжения арматуры могут использовать металлическую пластину с насечками на грани, примыкающей к бетону с коэффициентом трения от 0,5 до 3,0.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что напрягаемую арматуру размещают в пролетах каркаса здания в зоне растягивающих напряжений, у нижней грани перекрытия, а по опорам у верхней грани перекрытия, при этом предварительно снизу и сверху перекрытия на участке, равном 1/3-1/4 длины пролета, устанавливают металлические пластины и стягивают их шпильками с усилием обжатия меньше призменной прочности бетона конструкции, а усилие натяжения арматуры Р обеспечивается условием Р≤N*f, где N - усилие обжатия, f - коэффициент трения поверхности металлической пластины и бетона, после чего на нижней и верхней пластинах жестко крепят упоры и размещают в них концы напрягаемой арматуры, затем арматуру нагревают и фиксируют в упорах анкерными устройствами с последующей при охлаждении передачей усилия натяжения через пластины на бетон конструкции. Кроме того, для увеличения усилия натяжения арматуры могут использовать металлическую пластину с насечками на грани, примыкающей к бетону с коэффициентом трения от 0,5 до 3,0.

Арматура усиления многопролетной плиты перекрытия укладывается на анкерные пластины с упорами, заранее закрепленными сверху и снизу плит ячеек каркаса здания по надколонным полосам, на участках 1/3-1/4 пролетов ячеек. Арматурные элементы усиления изготавливают из арматуры мерной длины, на концах которых выполнена винтовая резьба. Верхние и нижние анкерные пластины закрепляются между собой и с конструкциями усиления с помощью шпилек, уложенных в просверленные отверстия в конструкциях.

Арматурные элементы усиления укладывают на анкерные пластины, концы их вводятся в упоры, и на концы устанавливают гайки или вместо гаек анкерные цанговые зажимы.

Для предварительного напряжения арматурные элементы нагревают до определенной температуры (350-400 °С), арматура получает удлинение. В таком состоянии с помощью завинчивания гаек на концах или установки анкерных зажимов арматура фиксируется на упорах. Арматура, остывая, напрягается, и напряжение передается через анкерные пластины конструкции усиления. Процесс напряжения осуществляется поочередно на опорах (по верхней грани) и в пролетах (по нижней грани) участков. Усиление производится по надколонным полосам по продольным осям в одном направлении, затем по всем поперечным осям в другом направлении перекрытия каркаса здания. Конструкция перекрытия переходит в напряженное состояние сжатия в двух направлениях, т.е. в плоское напряженное состояние.

Усилия, возникающие от напряжения арматуры, воспринимают анкерные пластины. Монолитность (неподвижность) анкерных пластин обеспечивается величиной усилия обжатия пластин к бетонной поверхности конструкции, которая рассчитывается формулой N*f≥Р=Рсд, где

N - усилие обжатия анкерной плиты;

f - коэффициент трения между поверхностями металлической пластины и бетона конструкции, не менее 0,5;

Р - усилие натяжения арматуры;

Рсд - усилие сдвига, возникающее на пластине от натяжения арматуры. Монолитность, анкерной пластины с бетоном обеспечивается условием N*f≥Рсд.

Способ закрепления обеспечивает надежное крепление анкерной пластины с конструкцией усиления.

Усилие, возникающее от напряжения арматуры, передается непосредственно на конструкцию через анкерные пластины. Участки конструкции в пролетах и на опорах между анкерными пластинами переходят в напряженное состояние сжатия. При этом шпильки, обжимающие пластины и обеспечивающие анкеровку пластин с конструкцией, работают только на растяжение. Усилие сдвига, возникающее в анкерной пластине от натяжения арматуры, компенсируется усилием обжатия пластины с бетоном и воспринимается непосредственно конструкцией усиления.

Технический результат. Простая схема и конструкция усиления делает возможным изготавливать элементы усиления и монтировать на усиливаемых конструкциях с меньшими затратами на изготовление и монтирование. Соответственно, сокращаются сроки выполнения работ и трудозатраты. Производят усиление ячеек каркаса в пролетах и на опорах в продольном и поперечном направлении натяжением арматуры усиления. В итоге получают двухосно напряженное состояние сжатия как в ячейках плиты каркаса, так же перекрытия каркаса в целом. Уже в процессе монтажа конструкция перекрытия предварительно напрягается, и часть существующих нагрузок воспринимает арматура усиления. Двухосно напряженное состояние сжатия повышает жесткость конструкции перекрытия, уменьшает прогибы в пролетах, а на опорах увеличивает прочность по наклонным сечениям от изгибающих моментов и перерезывающих усилий. Повышается сопротивляемость плиты перекрытия на продавливание, при этом уменьшается величина изгибающих моментов в колоннах.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема конструкции усиления ячейки перекрытия, вид сверху; на фиг. 2 - схема конструкции усиления ячейки перекрытия, вид снизу; на фиг. 3 - разрез по 1-1 фиг. 1; на фиг. 4 - узел А фиг. 3; на фиг 5 - вид по Б фиг. 4.

Конструкция многопролетной плиты перекрытия каркаса здания 1 опирается на колонны 2. Конструкция усиления состоит из арматуры усиления 6 и опорного элемента, состоящего из металлических пластин 3, упоров 4, шпилек 5 и гаек 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример

На пролетных участках плиты ячейки каркаса 1 (фиг. 1, 2, 3), опирающихся на колонны 2 (фиг. 1, 2, 3), просверливаются отверстия и устанавливаются опорные плиты 3 (фиг. 1, 2, 3) с упорами 4 (фиг. 4, 5), которые с помощью шпилек 5 (фиг. 4, 5) затягиваются и закрепляются на усиливаемой плите перекрытия. Арматура усиления 6 (фиг. 1, 2, 3, 4, 5) вставляется в упоры 4 (фиг. 4, 5), нагревается, удлиняется и в таком состоянии фиксируется на упорах 4 (фиг.4, 5) с обоих концов гайками 7 (фиг. 4, 5). Арматура 6 (фиг. 1, 2, 3, 4, 5), остывая, напрягается. Усилие от напряжения арматуры через опорные плиты 3 (фиг. 1, 2, 4, 5) передается конструкции усиления 1 (фиг. 1, 2, 3, 4, 5) и регулируется температурой нагрева арматуры. При этом арматура усиления 6 (фиг. 1, 2, 3, 4, 5) воспринимает нагрузки усиливаемой плиты перекрытия каркаса 1 (фиг. 1, 2).

Пример расчета удлинения и температуры нагрева для арматуры класса А500С. Максимальное значение усилия натяжения Р арматуры класса А500С для диаметра Ф20 при расчетном сопротивлении RS=4600 кгс/см2 равно Р=RS*AS=4600*3,14=14130 кгс, где AS=3,14 см2 площадь сечения арматуры.

Для расчетной длины арматуры L=6 м=600 см, чтобы получить усилие натяжения Р=14130 кгс, удлинение Δ составит Δ=Р*L/Е*AS=14130*600/200*104*3,14=1,35 см=13,5 мм, где Е=200*104 кгс/см2 - модуль упругости арматуры.

Температура нагрева арматуры Т для получения удлинения Δ=1,35 см будет T=Δ/α⋅L=1,35/11,3*10-6*600=199,1°С, где

α=11,3*10-6 коэффициент линейного (теплового) расширения металла. Принимаем предельную температуру нагрева арматуры класса А500С - 200°С.

Источник информации:

1. Реконструкция зданий и сооружений / А.Л. Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров; Под ред. А.Л. Шагина: Учеб. пособие для строит. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1991. - 352 с.

2. Шилин А.А., Пшеничный В.А., Картузов Д.В. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами. М., Стройиздат.

3. Рекомендации по проектированию усиления железобетонных конструкций зданий и сооружений реконструируемых предприятий. Надземные конструкции и сооружения. Москва, Стройиздат, 1992 /прототип/.

1. Способ усиления перекрытий многопролетного железобетонного каркаса здания преднапряженной арматурой, отличающийся тем, что напрягаемую арматуру размещают в пролетах каркаса здания в зоне растягивающих напряжений у нижней грани перекрытия, а по опорам - у верхней грани перекрытия, при этом предварительно снизу и сверху перекрытия на участке, равном 1/3 - 1/4 длины пролета, устанавливают металлические пластины и стягивают их шпильками с усилием обжатия меньше призменной прочности бетона конструкции, а усилие натяжения арматуры Р обеспечивается условием Р≤N*f, где N - усилие обжатия, f - коэффициент трения поверхности металлической пластины и бетона, после чего на нижней и верхней пластинах жестко крепят упоры и размещают в них концы напрягаемой арматуры, после чего арматуру нагревают и фиксируют в упорах анкерными устройствами с последующей при охлаждении передачей усилия натяжения через пластины на бетон конструкции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для увеличения усилия натяжения арматуры используют металлическую пластину с насечками на грани, примыкающей к бетону с коэффициентом трения f от 0,5 до 3,0.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для ремонта повреждения стенки контейнера, расположенной под водой. Предложенное ремонтное устройство (2) для ремонта повреждения стенки (4) контейнера, расположенной под водой, содержит несущее приспособление (6) и имеет следующую конструкцию: несущее приспособление (6) имеет крепежные средства для его скрепления со стенкой (4) контейнера, на несущем приспособлении (6) размещена ремонтная головка (10), имеющая по меньшей мере одно подающее отверстие (12) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (13) и выполненная с возможностью удаленного управления с обеспечением ее прижатия к стенке (4) контейнера для закрытия места повреждения стенки (4) контейнера, и для уплотнения пространства (14), образованного ремонтной головкой (10) и стенкой (4) контейнера, а на несущем приспособлении (6) также размещены резервуар (17) для адгезива (18) и удаленно управляемое подающее устройство (20), предназначенное для подачи адгезива (18) из резервуара (17) в подающее отверстие (12) ремонтной головки (10), с обеспечением заполнения адгезивом (18) пространства (14), образованного ремонтной головкой (10) и стенкой (4) контейнера.

Изобретение относится к строительству, а именно к способу реконструкции деревянного перекрытия. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности перекрытия.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления железобетонной опоры линии электропередач. Способ усиления железобетонной опоры линии электропередач состоит в том, что сначала на опору осуществляют наклейку холста углеволокна по спирали, витки холста при этом наклеивают с расчетным нахлестом каждого следующего на предыдущий в виде сплошной оболочки на всю высоту опоры, а затем производят наклейку бандажа в горизонтальном направлении у основания опоры.

Изобретение относится к многослойному реставрационному строительному элементу, имеющему центральную часть из теплоизоляционного материала и покрывающие ее с обеих сторон поверхностные панели, причем поверхностные панели имеют шпунт на одном продольном крае и паз на противоположном крае.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу усиления каменных сводчатых перекрытий здания. Технический результат изобретения – повышение эффективности технологических работ при усилении свода.

Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям усиления железобетонных многопустотных плит перекрытия, доступ к которым сверху невозможен, например плит перекрытия, используемых преимущественно в зданиях с совмещенной кровлей.

Предлагаемое реконструированное здание и предлагаемый способ реконструкции малоэтажного здания относятся к области строительства. Технический результат - расширение возможностей перепланировки помещений надстроенной части здания, уменьшение сроков реконструкции, повышение качества работ.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонте, усилении и реконструкции зданий и сооружений, более конкретно для исправления тяжелых повреждений и обеспечения пространственной жесткости каменных стен здания.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонте, усилении и реконструкции зданий и сооружений, более конкретно для исправления тяжелых повреждений и обеспечения пространственной жесткости каменных стен здания.

Группа изобретений относится к области строительства, в частности к работам по реставрации и ремонту фасадов зданий. Отремонтированный фасад здания содержит новую кладку облицовочного кирпича, установленную с зазором к несущей стене здания, и средства для крепления новой кладки к несущей стене здания, при этом новая кладка облицовочного кирпича выполнена в виде модулей, каждый модуль включает каркас из профильных элементов, на котором закреплены облицовочные кирпичи, каждое средство для крепления новой кладки к несущей стене здания выполнено в виде закрепленной на стене полки, на которую опирается и к которой прикреплен верхний профильный элемент соответствующего модуля, а нижний профильный элемент каждого вышерасположенного модуля зацеплен с верхним профильным элементом нижерасположенного модуля.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для ремонта повреждения стенки контейнера, расположенной под водой. Предложенное ремонтное устройство (2) для ремонта повреждения стенки (4) контейнера, расположенной под водой, содержит несущее приспособление (6) и имеет следующую конструкцию: несущее приспособление (6) имеет крепежные средства для его скрепления со стенкой (4) контейнера, на несущем приспособлении (6) размещена ремонтная головка (10), имеющая по меньшей мере одно подающее отверстие (12) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (13) и выполненная с возможностью удаленного управления с обеспечением ее прижатия к стенке (4) контейнера для закрытия места повреждения стенки (4) контейнера, и для уплотнения пространства (14), образованного ремонтной головкой (10) и стенкой (4) контейнера, а на несущем приспособлении (6) также размещены резервуар (17) для адгезива (18) и удаленно управляемое подающее устройство (20), предназначенное для подачи адгезива (18) из резервуара (17) в подающее отверстие (12) ремонтной головки (10), с обеспечением заполнения адгезивом (18) пространства (14), образованного ремонтной головкой (10) и стенкой (4) контейнера.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для ремонта повреждения стенки контейнера, расположенной под водой. Предложенное ремонтное устройство (2) для ремонта повреждения стенки (4) контейнера, расположенной под водой, содержит несущее приспособление (6) и имеет следующую конструкцию: несущее приспособление (6) имеет крепежные средства для его скрепления со стенкой (4) контейнера, на несущем приспособлении (6) размещена ремонтная головка (10), имеющая по меньшей мере одно подающее отверстие (12) и по меньшей мере одно выпускное отверстие (13) и выполненная с возможностью удаленного управления с обеспечением ее прижатия к стенке (4) контейнера для закрытия места повреждения стенки (4) контейнера, и для уплотнения пространства (14), образованного ремонтной головкой (10) и стенкой (4) контейнера, а на несущем приспособлении (6) также размещены резервуар (17) для адгезива (18) и удаленно управляемое подающее устройство (20), предназначенное для подачи адгезива (18) из резервуара (17) в подающее отверстие (12) ремонтной головки (10), с обеспечением заполнения адгезивом (18) пространства (14), образованного ремонтной головкой (10) и стенкой (4) контейнера.

Изобретение относится к области строительства, а точнее к способам ремонта дымовых железобетонных или кирпичных труб. Цель изобретения – создать устройство и способ ремонта железобетонной или кирпичной дымовой трубы, который позволяет устранять прямое воздействие агрессивных газов на несущий ствол, восстанавливать выгоревший теплоизолирующий слой, исключать локальный перегрев ствола, восстанавливать плоскость внутренней футеровки с закреплением неразрушенных кирпичей быстротвердеющим материалом с минимальными трудозатратами, без остановки агрегата и исключения потери производства.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления железобетонной опоры линии электропередач. Способ усиления железобетонной опоры линии электропередач состоит в том, что сначала на опору осуществляют наклейку холста углеволокна по спирали, витки холста при этом наклеивают с расчетным нахлестом каждого следующего на предыдущий в виде сплошной оболочки на всю высоту опоры, а затем производят наклейку бандажа в горизонтальном направлении у основания опоры.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления железобетонной опоры линии электропередач. Способ усиления железобетонной опоры линии электропередач состоит в том, что сначала на опору осуществляют наклейку холста углеволокна по спирали, витки холста при этом наклеивают с расчетным нахлестом каждого следующего на предыдущий в виде сплошной оболочки на всю высоту опоры, а затем производят наклейку бандажа в горизонтальном направлении у основания опоры.
Изобретение относится к области обработки строительных конструкций. Изобретение может быть использовано для обработки, в частности сверления, железобетона при ремонте, реконструкции и разрушении зданий, для резки арматуры, или в любых других случаях, при которых требуется получить отверстия в железобетоне.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления несущих конструкций колонн, простенков и кирпичных столбов по всей их длине или на отдельных участках.

Изобретение относится к области строительства, а именно выравниванию фасада при монолитном домостроении. Способ выравнивания фасада при монолитном домостроении включает установку фактического отклонения торцов перекрытий от вертикальной оси на каждом этаже, изготовку Г-образных декоративных панелей из стеклофибробетона с учетом плит перекрытий монолитного каркаса с интегрированными фасадными материалами, например, кирпичной кладки, декоративного или натурального камня, мозаики.

Изобретение относится к строительству, в частности, к конструкциям усиления железобетонных многопустотных плит перекрытия, доступ к которым сверху невозможен, например, плит перекрытия, используемых преимущественно в зданиях с совмещенной кровлей.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при ремонте, усилении и реконструкции зданий, более конкретно для замены аварийного каменного столба.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления однопролетных железобетонных балок или плиты перекрытия напрягаемой арматурой. Технический результат заключается в снижении трудоемкости производства монтажных работ. Способ усиления заключается в том, что напрягаемую арматуру размещают в пролетах каркаса здания на нижней грани балки или плиты в зоне растягивающих напряжений, при этом предварительно снизу и сверху балки или плиты в опорной зоне устанавливают металлические пластины и стягивают их шпильками с усилием обжатия, меньше призменной прочности бетона, а усилие натяжения арматуры Р обеспечивается условием Р≤N⋅f, где N - усилие обжатия, f - коэффициент трения поверхности металлической пластины и бетона, после чего на нижних пластинах предварительно жестко крепят упоры и размещают в них концы напрягаемой арматуры, арматуру нагревают и фиксируют в упорах анкерными устройствами с последующей при охлаждении передачей усилия натяжения через пластины на конструкцию. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления перекрытий многопролетного каркасного железобетонного здания. Технический результат заключается в снижении трудозатрат при монтаже. Способ усиления перекрытия осуществляют следующим образом. Напрягаемую арматуру размещают в пролетах каркаса здания в зоне растягивающих напряжений, у нижней грани перекрытия, а по опорам у верхней грани перекрытия. Затем предварительно снизу и сверху перекрытия устанавливают металлические пластины и стягивают их шпильками с усилием обжатия, меньшим призменной прочности бетона конструкции. После чего на нижней и верхней пластинах жестко крепят упоры и размещают в них концы напрягаемой арматуры. Затем арматуру нагревают и фиксируют в упорах анкерными устройствами с последующей при охлаждении передачей усилия натяжения через пластины на бетон конструкции. 5 ил.

Наверх