УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗГРУЖЕНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 1999 года по МПК E04G23/00 

Изобретение относится к области строительства, в частности к разгружению стен эксплуатируемых зданий и сооружений с целью их дальнейшей безопасной эксплуатации и может быть использовано при реконструкции последних.

Известно устройство для разгружения несущих простенков кирпичных стен и несущих конструкций здания (Н.Ф. Онуфриев. "Новые примеры усиления и исправления железобетонных конструкций." Ленинградский дом научно-технической пропаганды. Л. 1974 г., с. 17-13.). Устройство содержит стойки, устанавливаемые на каждом этаже, одна над другой, под разгружаемые конструкции. Стойки состоят из парных швеллеров, связанных соединительными планками, и имеют оголовки с клиньями для разгружения простенков и несущих конструкций. Оголовки состоят из отрезков швеллеров, связанных со стойкой посредством соединительных накладок на сварке. Для снятия нагрузки, клинья забиваются в зазор между стойкой и оголовком.

Недостатком устройства является невозможность снятия фиксированной нагрузки с несущих конструкций в связи с отсутствием возможности контроля подаваемого разгружающего усилия при забивке клиньев под стойки. Кроме того, сама величина подаваемой нагрузки ограничена и обусловлена коэффициентом трения между поверхностями клиньев и оголовка стойки. Вышеуказанные недостатки не позволяют использовать стойки для разгружения несущих конструкций многоэтажных жилых и промышленных зданий.

Наиболее близким по технологической сущности к заявленному изобретению является устройство для разгружения несущих конструкций (патент РФ N 174764/8, МКИ E 04 G 23/Я00), включающее металлические телескопические стойки разгружения и механизм разгружения в виде гидродомкратов, устанавливаемых снаружи или внутри стоек, хомутов для передачи распора, гидравлического поста, оборудованного гидронасосом, системы распределительных гидропроводов с соединительными муфтами и регистрирующей аппаратурой - гидравлическим манометром, либо другим прибором, позволяющим оценить физическую величину подаваемой нагрузки.

Недостатками указанного устройства является его высокая сложность и низкая надежность работы в процессе эксплуатации. Так, для разгружения многоэтажных зданий необходима громоздкая гидравлическая система, состоящая из большого количества домкратов разной конструкции, гидравлических постов, гидронасосов, соединительных шлангов, специальной аппаратуры и т.д. Низкая надежность обусловлена неравномерностью перераспределения нагрузки между стойками разгружения и разгружаемыми элементами здания. В связи с тем, что жесткость металлических стоек велика, величина их сжатия во время создания разгружающих усилий составляет десятые доли сантиметра, поэтому даже при незначительной "отдаче" (просадке) мест опирания стоек они выходят из под рабочей нагрузки, при этом нагрузка вновь перераспределяется на несущую конструкцию. Вместе с тем физические явления - релаксация напряжений и ползучесть бетона могут оказать дополнительное влияние на перераспределение усилий в стойках разгружения в период эксплуатации, что может привести к их выходу из рабочего состояния. Это обуславливает необходимость выполнения специальных работ с целью исключения возможных просадок телескопических стоек разгружения (индивидуальные фундаменты, подготовка спорных площадок и т. д.).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности работы устройства для разгружения несущих конструкций эксплуатируемых зданий и упрощение его конструкции.

Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение постоянного восприятия разгружающей стойкой рабочей нагрузки за счет исключения влияния деформаций основания и элементов здания на разгружающее усилие в стойках, а так же исключение громоздкой гидравлической системы.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в устройстве для разгружения несущих конструкций, содержащем устанавливаемые под несущие конструкции на каждом этаже эксплуатируемого здания металлические стойки и механизм разгружения, включающий силовой элемент, механизм разгружения выполнен в виде системы рычагов, каждый из которых шарнирно соединен со стойками разгружения, а один конец рычага шарнирно соединен со стойкой вышележащего этажа, взаимодействующей с силовым элементом. Предложенное устройство обеспечивает постоянное восприятие разгружающей стойкой рабочей нагрузки за счет компенсации ее потерь в процессе эксплуатации. В случае "отказа" опорной части стойки разгружения, вызванного просадкой фундаментов либо физическими явлениями (релаксация напряжений, ползучесть бетона, температурные деформации и т. д.), рабочая нагрузка в стойках разгружения не уменьшится вследствие постоянного воздействия на них через систему рычагов силового элемента расчетным усилием, равным разгружающему. Разгружающее усилие в стойках не изменится, так как оно обусловлено только соотношением плеч рычагов, шарнирно соединенных со стойками разгружения и взаимодействующих с силовым элементом, численная величина воздействия которого постоянна и неизменна. Соотношение длин плеч рычагов в устройстве разгружения определяется расчетом в зависимости от величины снимаемой нагрузки и устанавливается в процессе монтажа устройства разгружения в эксплуатируемом здании. При этом возможные изменения геометрических размеров в разгружаемых элементах, связанные с просадками или другими явлениями, компенсируются за счет увеличения (или уменьшения) рабочей длины механизма разгружения, установленного под несущие конструкции, так как рычаги механизма, шарнирно соединенные с металлическими стойками разгружения, за счет поворота вокруг своей оси компенсируют возможные изменения геометрических размеров разгружаемых элементов, оставляя неизменным только разгружающее усилие в металлических стойках.

Сущность устройства для разгружения несущих конструкций поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, установленного в эксплуатируемом здании; на фиг.2 - узел А на фиг.1.

Устройство для разгружения состоит из металлических стоек разгружения 1, установленных под несущие конструкции - плиты перекрытия 2 и ригеля 3, опирающегося на несущие стены 4; и механизма разгружения, содержащего силовой элемент 5 (груз с заданной массой или пружину с расчетной энергией сжатия) и систему рычагов 6, каждый из которых через шарнир 7 соединен со стойкой разгружения 1. Один конец рычага 6 при помощи шарнира 8 соединен со стойкой 1 вышележащего этажа, взаимодействующей с силовым элементом 5. Для контроля нагрузки, снимаемой с разгружаемых элементов (плит 2; ригелей З; несущих стен 4) и передаваемой на консоль фундамента 9 разгружаемого здания, на металлических стойках 1 возможна установка регистрирующей аппаратуры 10 (механического, оптического или иного типов).

Работа устройства для разгружения несущих конструкций осуществляется следующим образом.

Для снятия постоянной нагрузки от перекрытий 2 и ригелей 3 с несущих стен 4 эксплуатируемого здания, ее передачи на усиленный фундамент здания 9 (конструкция фундамента в каждом отдельном случае определяется индивидуально в зависимости от характеристик грунтов основания и технического состояния существующего фундамента), под несущие конструкции (ригеля 3) устанавливаются металлические стойки разгружения 1, длина которых определяется существующей высотой этажа или разгружаемого проема здания. Стойки выставляются соосно одна под другой, их сечение определяется по действующим нормативным документам, исходя из фактической загруженности перекрытий от постоянной и временной нагрузки. На металлические стойки монтируется механизм разгружения, представляющий систему рычагов с плечами расчетной длины, соединяемых со стойками разгружения 1 шарнирами 7 и 8, и силовой элемент 5 (груз с заданной массой или цилиндрическая пружина с расчетной энергией сжатия), который соединяется с системой рычагов 6 при помощи металлической стойки 1. Один конец рычага 6 при этом шарнирно (шарниром 8) соединяется со стойкой вышележащего этажа, а второй конец рычага 6 устанавливают под разгружаемый элемент (ригель 7). После установки устройства для разгружения несущих конструкций в рабочее положение на него воздействуют при помощи силового элемента 5, сжимая пружину на заданную (расчетную) величину или установив груз с фиксированной (расчетной) массой, контролируя физическую величину снимаемой с перекрытий нагрузки. При достижении заданного (расчетного) усилия в разгружающих стойках 1 они принимают на себя нагрузку с разгружаемой несущей конструкции (плит перекрытия E и ригелей 3), при этом предложенное разгружающее устройство автоматически прослеживает возможные деформации конструкций здания, связанные с просадками или другими явлениями, и компенсирует их за счет поворота рычагов 6 вокруг своей оси 7. Расчетное разгружающее усилие в стойках 1 остается постоянным вне зависимости от изменения геометрических размеров разгружаемых конструкций, так как физическая величина воздействия силового элемента остается неизменной. Для контроля величины снимаемой нагрузки, в момент воздействия усилия от силового элемента возможно использование регистрирующего прибора 10.

Предложенное устройство относится к области строительства, в частности, к разгружению стен эксплуатируемых зданий и сооружений с целью их дальнейшей безопасной эксплуатации. Техническим результатом является обеспечение постоянного восприятия разгружающей стойкой рабочей нагрузки за счет исключения влияния деформаций основания и элементов здания на разгружающее усилие в стойках, а так же исключение громоздкой гидравлической системы. Заявленное устройство представляет собой систему из металлических стоек, устанавливаемых соосно, одна под другой, под несущие конструкции - ригеля, опирающиеся на разгружаемые стены. На металлические стойки установлен механизм разгружения в виде рычагов с плечами расчетной длины, соединенных со стойкой разгружения при помощи шарниров, один конец рычага при этом шарнирно соединен со стойкой вышележащего этажа, взаимодействующей с силовым элементом, а второй конец рычага расположен под разгружаемым элементом (ригелем). 2 ил.

Устройство для разгружения несущих конструкций, содержащее устанавливаемые под несущие конструкции металлические стойки и механизм разгружения, включающий силовой элемент, отличающееся тем, что механизм разгружения снабжен системой рычагов, каждый из которых шарнирно соединен с металлической стойкой, а один конец рычага шарнирно соединен со стойкой вышележащего этажа, взаимодействующей с силовым элементом.