СПОСОБ УСИЛЕНИЯ БАЛКИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫМ ШПРЕНГЕЛЕМ Российский патент 2003 года по МПК E04C3/10 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при усилении несущих конструкций балочного типа (например, балок покрытий, перекрытий, подкрановых балок и т.п.).

Изобретение может быть применено при усилении как отдельных балок, так и при усилении регулярно установленной системы балок, при котором возможно многократное использование инвентарного оборудования.

Известен способ предварительного напряжения шпренгельных балок, преимущественно большепролетных покрытий, включающий установку рычагов, присоединение к их средним частям концов затяжки и направляющей со стяжными приспособлениями, к которым прикрепляют одни концы рычагов, подвижно соединенные с направляющей, при этом рычаги выполняют спаренными и соединяют другими концами с предварительно напрягаемой балкой жесткости, а направляющую и концы затяжки размещают между ними, причем концы затяжки жестко закрепляют к рычагам [1].

Недостатком известного технического решения является сложность и трудоемкость его осуществления, связанная с необходимостью монтажа мощных рычагов, направляющих, стяжных приспособлений, а также осуществления прикреплений в местах опирания рычагов на балку жесткости и жесткого закрепления затяжки к рычагам. Кроме того, известное техническое решение предусматривает объединение затяжки при помощи вставки, помещаемой между спаренными рычагами, что также увеличивает трудоемкость процесса предварительного напряжения.

Также известен способ натяжения затяжки несущей конструкции и устройство для его осуществления, включающее заанкеривание затяжки, ее установку с притяжением к распорным стойкам. Причем затяжку устанавливают без натяжения, а затем притягивают к вершинам распорных стоек натяжным оборудованием. Стойки выполнены цельными с расположенными в их вершинах площадками для упора натяжного оборудования и снабжены хомутами, соединенными с затяжкой [2]. Такой способ натяжения может быть применен при усилении балок с установкой шпренгеля снизу (принято за прототип).

Недостатком такого технического решения является сложность и трудоемкость способа натяжения затяжки, обусловленная необходимостью закрепления на каждой из стоек натяжных устройств и комплектов хомутов, соединения их с затяжкой, а после окончания процесса натяжения затяжки - их демонтажа. Увеличение числа стоек в шпренгеле усиления приводит к пропорциональному повышению трудоемкости способа натяжения.

Задачей изобретения является упрощение способа усиления балок предварительно напряженным шпренгелем и, как следствие, снижение его трудоемкости.

Технический результат достигается тем, в способе усиления балки предварительно напряженным шпренгелем, включающем присоединение к балке стоек шпренгеля усиления, установку стоек временного шпренгеля, объединенных жесткой вставкой, и прикрепление к балке усиливающей затяжки, после введения в полости стоек шпренгеля усиления стоек временного шпренгеля концевые петли затяжек временного шпренгеля заводят за выступы опорных фасонок, затем к жесткой вставке временного шпренгеля подвешивают грузы, а парные клиновидные ограничители вводят в прорези стоек временного шпренгеля и сдвигают навстречу друг другу до фиксации положения стоек временного шпренгеля, после чего снимают грузы, в отверстия стоек шпренгеля усиления пропускают усиливающую затяжку, заводят ее концевые петли за выступы опорных фасонок, раздвигают парные клиновидные ограничители и демонтируют временный шпренгель.

Предлагаемое техническое решение описывается следующими графическими материалами:
- на фиг.1 представлен общий вид балки со шпренгелем усиления и временным шпренгелем;
- на фиг.2 - узел "А" на фиг.1;
- на фиг.3 - вид по 1 - 1 на фиг.2;
- на фиг.4 - вид по 2 - 2 на фиг.3;
- на фиг.5- узел "Б" на фиг.1;
- на фиг.6 - вид по 3 - 3 на фиг.5;
- на фиг.7 - вид по 4 - 4 на фиг.5;
- на фиг.8 представлен общий вид усиленной балки.

В способе усиления балки предварительно напряженным шпренгелем, к балке 1 прикрепляют стойки 2 (например, на сварке) шпренгеля усиления 3, в полости стоек 2 (например, трубчатой формы) шпренгеля усиления 3 вводят стойки 4 (например, трубчатого поперечного сечения) временного шпренгеля, объединенные жесткой вставкой 5 с прикрепленными затяжками 6 временного шпренгеля, концевые петли 7 затяжек 6 временного шпренгеля заводят за выступы (ближние к опорам балки 1) опорных фасонок 8, затем к жесткой вставке 5 временного шпренгеля подвешивают грузы 9, а парные клиновидные ограничители 10 вводят в прорези стоек 4 временного шпренгеля и сдвигают их навстречу друг другу до фиксации положения стоек 4 временного шпренгеля (плотного расклинивания стоек 2 шпренгеля усиления 3 и стоек 4 временного шпренгеля), в отверстия 11 (например, овальной формы) стоек 2 шпренгеля усиления 3 пропускают усиливающую затяжку 12, при этом ее концевые петли 13 заводят за выступы опорных фасонок 8, снимают грузы 9, после чего раздвигают (выдергивают) парные клиновидные ограничители 10, например, с помощью крюковых захватов, и демонтируют временный шпренгель.

Шпренгель усиления 3 состоит из стоек 2 и затяжки усиления 12.

Временный шпренгель включает стойки 4, жесткую вставку 5 и затяжку 6.

При введении стоек 4 временного шпренгеля в стойки 2 шпренгеля усиления 3 отверстия 11 стоек 2 шпренгеля усиления 3 совпадают с прорезями на стойках 4 временного шпренгеля, что позволяет после подвески грузов 9 пропустить затяжку усиления 12 в овальные отверстия 11 стоек 2 шпренгеля усиления 3.

Усиление балки 1 с предварительным напряжением шпренгеля осуществляется в два этапа.

1-й этап. К жесткой вставке 5 временного шпренгеля подвешивают грузы 9, в результате чего в затяжках 6 временного шпренгеля возникают растягивающие усилия, а стойки 4 временного шпренгеля выдвигаются вниз из полостей стоек 2 шпренгеля усиления 3. В этом положении стойки 4 временного шпренгеля фиксируются относительно стоек 2 шпренгеля усиления 3 парными клиновидные ограничителями 10.

2-й этап. После снятия грузов 9 растягивающие усилия в затяжках 6 временного шпренгеля, полученные на 1-ом этапе, создают упругий отпор, направленный вверх, и сжимают стойки 4 временного шпренгеля. Через парные клиновидные ограничители 10 указанное сжимающее усилие передается на стойки 2 шпренгеля усиления 3.

Сжимающие усилия в стойках 2 шпренгеля усиления 3 приложены к балке 1 снизу вверх и вызывают выгиб балки 1 вверх, т. е. в сторону, обратную выгибу ее при действии эксплуатационных нагрузок.

В этом положении в отверстия 11 стоек 2 шпренгеля усиления 3 пропускают усиливающую затяжку 12, при этом ее концевые петли 13 заводят за выступы (ближние к середине пролета) опорных фасонок 8. Затем раздвигают парные клиновидные ограничители 10, выводят концевые петли 7 затяжек 6 временного шпренгеля из выступов опорных фасонок 8 и демонтируют временный шпренгель.

После раздвижки парных клиновидных ограничителей 10 соединение между стойками 2 шпренгеля усиления 3 и стойками 4 временного шпренгеля становится телескопическим, т.е. возникает возможность их взаимного смещения, и балка 1 стремится распрямиться, а препятствующий этому шпренгель усиления 3 включается в работу, а именно затяжка усиления 12 растягивается и через стойки 2 шпренгеля усиления 3 создает в балке 1 усилия упругого отпора, приложенные к балке 1 снизу вверх, таким образом, балка 1 получает выгиб вверх, т.е. в направлении, противоположном направлению действия эксплуатационных нагрузок, а в ее сечениях возникают напряжения, обратные по знаку напряжениям от эксплуатационных нагрузок. Указанный эффект уменьшает результирующие напряжения в усиливаемой балке 1 и увеличивает ее несущую способность.

Как известно, включение системы усиления в совместную работу с усиливаемым элементом является одним из основных задач при усилении. Предлагаемый способ усиления позволяет решить эту задачу.

В результате усиления балки 1 шпренгелем усиления 3 в стойках 2 шпренгеля усиления 3 возникают сжимающие усилия, а в затяжке усиления 12 - растягивающие усилия.

Растянутая затяжка усиления 12 как любой растянутый элемент обладает устойчивостью своего пространственного положения. Следовательно, на нее можно опереть стойки 2 шпренгеля усиления 3. При этом стойки 2 можно рассматривать как упруго - податливые промежуточные опоры для балки 1, резко уменьшающие ее начальный пролет, что приводит к соответствующему уменьшению усилий (изгибающих моментов) в поперечных сечениях балки 1.

Использование временного шпренгеля, включающегося в работу на стадии предварительного напряжения балки 1, позволяет уменьшить материалоемкость шпренгельной системы усиления за счет использования элементов повторного применения (стоек 4 временного шпренгеля, жесткой вставки 5, затяжек 6 временного шпренгеля).

Наличие на концах затяжек 6 временного шпренгеля концевых петель 7 и на концах затяжки усиления 12 петель 13, а на опорных фасонках 8 выступов, позволят производить их (затяжки 6 временного шпренгеля и затяжки усиления 12) крепление к опорным фасонкам 8 путем заведения петель 7 и 13 за соответствующие выступы опорных фасонок 8. При этом отпадает необходимость в устройстве специальных крепежных приспособлений (анкеров, муфт и т.п.), упрощается процесс присоединения затяжек 6 временного шпренгеля и затяжки усиления 12, что снижает трудоемкость процесса усиления в целом.

Подвеска грузов 9 к жесткой вставке 5 позволяет создать в затяжках 6 временного шпренгеля растягивающие усилия, необходимые для предварительного напряжения шпренгеля усиления 3, что позволяет отказаться от специальных натяжных устройств и их напряжения, что как следствие снижает трудоемкость процесса натяжения затяжек 6 временного шпренгеля и усиления балки в целом. Снятие грузов 9 создает упругий отпор в стойках 4 временного шпренгеля и как следствие упрощает процесс выгиба балки 1.

За счет увеличенной высоты стоек 4 временного шпренгеля (демонтируемого после процедуры предварительного напряжения) уменьшаются необходимые для предварительного напряжения балки 1 растягивающие усилия в затяжках 6 временного шпренгеля, что приводит к снижению необходимого веса грузов 9, что как следствие приводит к снижению трудоемкости процесса предварительного напряжения.

Установка предварительно напряженного шпренгеля усиления 3 предложенным способом приводит к уменьшению усилий в балке 1 и, следовательно, к увеличению ее несущей способности.

Предлагаемый способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем относится к способам усиления с изменением первоначальной расчетной схемы.

Использование изобретения позволяет снизить трудоемкость способа усиления балок до 11...18%.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 802479. Е 04 G 21/12; В 1/22. Исаев П.М. и др. Натяжное устройство преимущественно для предварительного напряжения шпренгельных балок большепролетных покрытий. - Бюл. 5. - 1981.

2. Авторское свидетельство СССР 751934. Е 04 С 3/00. Калинин А.А. и др. Способ натяжения затяжки несущей конструкции и устройство для его осуществления. - Бюл. 28. - 1980.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при усилении несущих конструкций балочного типа. Технический результат - упрощение способа усиления балок и снижение его трудоемкости. Способ усиления балки включает присоединение к балке стоек шпренгеля усиления, установку стоек временного шпренгеля, объединенных жесткой вставкой, и прикрепление к балке усиливающей затяжки. После введения в полости стоек шпренгеля усиления стоек временного шпренгеля концевые петли затяжек временного шпренгеля заводят за выступы опорных фасонок, затем к жесткой вставке временного шпренгеля подвешивают грузы, а парные клиновидные ограничители вводят в прорези стоек временного шпренгеля и сдвигают навстречу друг другу до фиксации положения стоек временного шпренгеля. После этого снимают грузы, в отверстия стоек шпренгеля усиления пропускают усиливающую затяжку, заводят ее концевые петли за выступы опорных фасонок, раздвигают парные клиновидные ограничители и демонтируют временный шпренгель. 8 ил.

Способ усиления балки предварительно напряженным шпренгелем, включающий присоединение к балке стоек шпренгеля усиления и прикрепление к балке усиливающей затяжки, отличающийся тем, что стойки шпренгеля усиления выполняют с отверстиями и полостью, в которую вводят стойки временного шпренгеля с прорезями, объединенные жесткой вставкой с прикрепленными затяжками, которые заводят за выступы опорных фасонок, затем к жесткой вставке временного шпренгеля подвешивают грузы, а в прорези стоек временного шпренгеля вводят парные клиновидные ограничители и сдвигают их навстречу друг другу до фиксации положения стоек временного шпренгеля, после чего снимают грузы, в отверстия стоек шпренгеля усиления пропускают усиливающую затяжку, заводят ее концевые петли за выступы опорных фасонок, раздвигают парные клиновидные ограничители и демонтируют временный шпренгель.