Способ усиления сборных железобетонных многопустотных плит перекрытий композитными материалами Российский патент 2024 года по МПК E04G23/02 

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам усиления сборных железобетонных многопустотных плит перекрытий. При использовании предлагаемого подхода появляется возможность повысить (восстановить) несущую способность железобетонной конструкции в условиях отсутствия доступа в помещение, расположенное этажом ниже, а также в случае невозможности остановки технологического процесса в указанном помещении, с сокращением трудоемкости и времени выполнения работ благодаря устройству отверстий, площадь которых значительно меньше по сравнению с продольным пропилом всей пустоты плиты; частичному демонтажу существующего покрытия чистого пола, по площади равного выполненным отверстиям в плите, с сохранением демонтированных материалов и последующей их установкой на прежние места. В заявляемом изобретении усиление сборной многопустотной плиты перекрытия вместо заполнения пустот бетонными смесями и установки подверженных коррозии арматурных стержней осуществляется композитными ламелями, монтируемыми на нижнюю часть внутренней поверхности полости, что не приводит к увеличению нагрузок на нижележащие несущие конструкции. Кроме того, расчетная схема работы, габариты, отделка потолочной части и звукоизоляционные характеристики плиты, усиленной предлагаемым способом, изменений не претерпевают.

Известна «Конструкция усиления железобетонной многопустотной плиты перекрытия» полезной модели к патенту RU 179879 от 28.05.2018 г., МПК E04G 23/02; Е04В 5/17 [1], суть которой заключена в введении фибробетона в пустоту плиты для последующего образования пластины толщиной не менее половины диаметра пустоты, которое осуществляется бетононасосом через пробитое снизу плиты отверстие.

При простоте технологии производства работ приведенная конструкция [1] имеет ряд недостатков, а именно с заполнением пустот плиты фибробетоном возрастает нагрузка на нижележащие несущие элементы эксплуатируемого здания; отсутствует возможность контролировать требуемую высоту укладываемого слоя, что создает предпосылки к неравномерному характеру распределения возникающих усилий по площади перекрытия. Кроме того, производство бетонных работ требует уход за уложенным слоем фибробетона и соответствующего времени для набора прочности, что увеличивает срок завершения усиления плиты. Устройство единственного отверстия в пустоте плиты снизу и дальнейшие работы по усилению требуют нахождения персонала под усиливаемой плитой, что предполагает наличие доступа на это перекрытие, либо остановку происходящего технологического процесса.

Наиболее близким к заявляемому является «Способ усиления сборных железобетонных многопустотных панелей перекрытий» по патенту на изобретение RU 2020235 от 30.09.1994 г., МПК E04G 23/02 [2], включающий устройство отверстий вдоль пустот шириной, равных диаметру пустот в приопорных зонах многопустотных железобетонных плит с введением вдоль пустот металлических листов переменного продольного сечения с рифленой поверхностью с последующей укладкой бетонной смеси в пустоты [2].

Недостатками аналога [2] являются металлоемкость усиления, связанная с применением в качестве армирования металлических листов; повышенная трудоемкость процесса, обусловленная продолжительным продольным резом бетона плиты и необходимостью изготовления металлических листов переменного продольного сечения с рифленой поверхностью; не предусмотрена возможность сохранения элементов покрытия чистого пола при выполнении работ; применение бетонной смеси для усиления требует выполнение мероприятий по уходу за бетоном и времени для набора им прочности, способствует увеличению нагрузки на нижележащие несущие конструкции здания и саму плиту.

Недостатки прототипа и аналога ставят задачу разработки способа усиления, в результате которого несущая способность сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия будет восстановлена (повышена) без увеличения нагрузки на саму плиту и нижележащие несущие конструкции здания в условиях отсутствия доступа в помещение на этаже, расположенном ниже, или невозможности остановки технологического процесса в нем; не требующего больших трудовых затрат; существенного снижения объема бетонных работ, отсутствия металлических изделий в качестве армирования, возможностью сохранения элементов покрытия чистого пола с целью повторного их использования.

Приведенное выше описание прототипа можно кратко обобщить в виде заявленного технического решения, приведенного ниже.

Способ усиления сборных железобетонных многопустотных плит перекрытий композитными материалами, включающий устройство отверстий в пустотах плиты перекрытия, введение элемента усиления с последующей заделкой отверстий бетонной смесью.

При этом в соответствии с предлагаемой формулой:

- в качестве снижения трудоемкости работ устройство отверстий производят сверлением верхней части плиты алмазной коронкой ∅150 мм в двух точках над усиливаемой пустотой, чем достигается уменьшение площади демонтажных работ и работ по восстановлению верхней части плиты перекрытия; заделку отверстий осуществляют по готовым фиксаторам быстротвердеющей бетонной смесью в количестве, равном по объему демонтированному бетону, с предварительным нанесением на верхнюю кромку фиксатора герметика для предупреждения утечки цементного молочка (воды);

- в качестве элемента усиления используют композитную углеродную ламель, которой армируют внутреннюю поверхность пустоты в растянутой зоне плиты;

- в качестве специального валика для раскатывания композитной ламели внутри пустоты применяется предлагаемый эллипсовидный валик, повторяющий форму пустоты в месте монтажа элемента усиления;

- в качестве фиксатора для заделки отверстий быстротвердеющим бетоном применяется полый кронштейн, в фронтальной проекции повторяющий форму пустоты ∅159 мм с учетом толщины усиления, в горизонтальной проекции имеющий круглое сечение ∅∅145…149 мм, что позволяет осуществить его установку в проделанное ранее отверстие ∅150 мм.

Кроме этого отличается тем, что при наличии элементов покрытия чистого пола (ламинат, линолеум и т.п.) производится демонтаж их фрагментов, которые по площади равны устраиваемым в плите отверстиям, с сохранением и последующим их монтажом по окончании работ на прежнее место. Также при условии бережного отношения к покрытию чистого пола и использования технически исправного, работоспособного оборудования, инструментов и заявляемых материалов в процессе осуществления предлагаемого способа отсутствует возможность повреждения указанного покрытия.

Технический результат при использовании изобретения заключается в том, что предлагается способ усиления, позволяющий восстанавливать (повышать) несущую способность сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия без изменения расчетной схемы и поперечного сечения плиты, ее габаритов и отделки потолочной части. За счет малого веса используемых материалов нагрузка на нижележащие несущие конструкции здания не возрастает, появляется возможность произвести работы без остановки технологического процесса в помещении (квартире), расположенном этажом ниже, либо при отсутствии доступа в указанное помещение. Кроме того, при наличии элементов покрытия чистого пола рассматривается возможность точечного их демонтажа без сплошного снятия покрытия, а также сохранение указанных фрагментов для установки их на прежние места. При этом сокращаются трудозатраты и сроки производства работ.

Технический результат достигается благодаря наличию отличительных признаков, что снижает трудовые затраты при усилении многопустотной плиты перекрытия, повышает удобство монтажа, увеличивает несущую способность указанной конструкции, обеспечивает непрерывность эксплуатации здания и происходящих в нем технологических процессов во время производства работ по усилению, а также в условиях отсутствия доступа на нижерасположенный этаж. При этом появляется возможность сокращения сроков производства работ за счет использования современных эффективных композитных материалов, имеющихся фиксаторов, снижения объема демонтажных и бетонных работ, использования малого объема быстротвердеющей бетонной смеси.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен процесс обеспыливания внутренней поверхности пустоты сборной многопустотной плиты перекрытия, продольный разрез; фиг. 2 - нагнетание клея на нижнюю часть пустоты; фиг. 3 - узел крепления шлангов для подачи компонентов клеевого состава к насадке для нагнетания клея по разрезу 1-1; фиг. 4 - насадка для нагнетания клея по продольному разрезу 2-2; фиг. 5 - прикатывание клеевого состава эллипсовидным валиком; фиг. 6 - эллипсовидный валик по разрезу 3-3; фиг. 7 - эллипсовидный валик по разрезу 4-4; фиг. 8 - монтаж композитной ламели по клеевому составу; фиг. 9 - прикатывание композитной ламели эллипсовидным валиком; фиг. 10 - установка кронштейнов (фиксаторов) с заделкой отверстий быстротвердеющей бетонной смесью; фиг. 11 - сборная многопустотная плита перекрытия, усиленная композитным материалом по разрезу 5-5; фиг. 12 - кронштейн для заделки отверстий пустот быстротвердеющей бетонной смесью.

Дополнительно на фигурах 1…12 обозначены: 1 - сборная многопустотная железобетонная плита перекрытия; 2 - отверстия, проделанные в верхней части железобетонной плиты; 3 - пустота усиливаемой плиты; 4 - пылесос; 5 - насадка для обеспыливания; 6 - гибкий воздушный шланг; 7 - компрессор (ручное устройство для нагнетания воздуха); 8 - воздушные шланги; 9 - емкость для эпоксидной смолы; 10 - емкость для отвердителя; 11 - гибкий шланг для подачи отвердителя; 12 - нагнетаемый клеевой состав; 13 - сопло насадки для нагнетания клеевого состава; 14 - насадка для нагнетания клеевого состава; 15 - гибкий шланг для подачи эпоксидной смолы; 16 - колесо насадки для нагнетания клеевого состава; 17 - защелка крепления шлангов подачи компонентов клеевого состава; 18 - обратный клапан; 19 - трос; 20 - эллипсовидный валик; 21 - скоба; 22 - ось; 23 - отверстие для крепления троса; 24 - композитная ламель; 25 - быстротвердеющая бетонная смесь; 26 - герметик; 27 - кронштейн.

Способ осуществляют следующим образом.

На первом этапе в верхней части усиливаемой железобетонной многопустотной плите перекрытия (1) производится поиск стержней стальной арматуры при помощи детектора арматуры или без такового путем идентификации серии многопустотных плит, нахождения длины приопорной зоны и шага продольных стержней арматуры с целью разметки места для дальнейшего бурения отверстий.

На втором этапе в намеченных местах производится бурение верхней части железобетонной плиты (1) алмазной коронкой диаметром 150 мм двух отверстий (2), из пустоты (3) вынимают получившиеся остатки бетона а при наличии элементов чистого пола производят их аккуратный демонтаж с сохранением материалов. Размер демонтируемых элементов чистого пола должен быть равен размеру устраиваемых отверстий. Далее в пустоту плиты вводят насадку (5) с присоединенным к ней гибким воздушным шлангом (6), при чем его длина должна быть не менее величины пролета плиты. Указанный шланг соединяют с пылесосом (4), который включают в сеть и, начиная с противоположного края плиты, протягивают насадку (5) за гибкий воздушный шланг (6) к месту его введения, удаляя пыль с нижней поверхности пустоты по всей длине плиты (3).

На третьем этапе в обеспыленную пустоту вводят соединенные между собой гибкий шланг для подачи отвердителя (11) и гибкий шланг для подачи эпоксидной смолы (15) до отверстия (2) с противоположного края плиты, через которое пропускают насадку для нагнетания клеевого состава (14), подключают к ней шланги (11) и (15) посредством установки в специальные крепления и фиксацией защелками (17). Производят наполнение емкостей (9) и (10) эпоксидной смолой и отвердителем соответственно, затем компрессором (7) по воздушным шлангам (8) осуществляют подачу воздуха, который проталкивает компоненты до сопла (13), где происходит их смешение и дальнейшее нагнетание на нижнюю часть пустоты готового клеевого состава (12). Затем насадку (14) протягивают за шланги (11) и (15) через всю длину плиты до противоположного края, при чем для устойчивости насадки и минимизации трения о пустоту предусмотрены колеса (16). Для предотвращения проникновения клеевого состава в шланги для подачи компонентов предусмотрен обратный клапан (18).

На четвертом этапе нанесенный клеевой состав распределяют по нижней поверхности пустоты эллипсовидным валиком (20), состоящим из самого валика, в котором имеется ось (22) с закрепленной на ней скобой (21), имеющей два отверстия (23) для крепления тросов (19). Указанная технологическая операция осуществляется двумя рабочими, которые вводят в одно отверстие в пустоте плиты трос (19) с закрепленным в отверстии скобы (23) эллипсовидным валиком (20), протягивают через пустоту валик и путем попеременного натяжения-отпускания троса разравнивают клеевой состав (12). По окончании операции к одному из концов троса (19) прикрепляют композитную ламель (24), вынимают эллипсовидный валик (20) из пустоты (3), осуществляют протягивание ламели с небольшим натяжением. После протяжки ламели по всей длине пустоты постепенно уменьшают прилагаемые к ней усилия, опуская тем самым композитный материал на клеевой состав, причем длина ламели рассчитывается исходя из величины пролета многопустотной плиты перекрытия с учетом длины заделки. Заключительной операцией четвертого этапа является прикатывание композитной ламели (24) к нижней поверхности пустоты плиты эллипсовидным валиком (20), причем проведение работ осуществляется аналогично распределению клеевого состава (12) без закрепления к тросу (19) деталей или материалов.

На заключительном этапе через отверстия (2) в пустоту плиты вставляют кронштейны (27), опирают их на композитную ламель (24), по периметру верхней части на стык с бетоном плиты наносят герметик (26), препятствующий проникновению воды, и заделывают отверстия в плите быстротвердеющей бетонной смесью (25). При наличии элементов покрытия чистого пола осуществляют их обратный монтаж.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет восстановить (повысить) несущую способность сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия без изменения расчетной схемы усиливаемой конструкции, ее габаритов, отделки потолочной части, вместе с этим также снижается материалоемкость и сокращается время производства работ за счет легкого и быстрого технологичного монтажа композитных ламелей, снижения объемов демонтажных и бетонных работ, а также работ по заделке отверстий в плите.

Предлагаемое техническое решение усиления конструкции направлено на повышение срока эксплуатации зданий и сооружений, перекрытия которых состоят из железобетонных многопустотных плит в условиях невозможности остановки технологического процесса в помещениях, расположенных этажом ниже, либо отсутствия доступа в указанные помещения, а также на снижение сроков производства работ, трудовых затрат, повышение удобства монтажа, увеличение несущей способности усиливаемой конструкции без возрастания нагрузки на саму плиту и нижележащие несущие конструкции.

Таким образом, заявляемый способ усиления сборных железобетонных многопустотных плит перекрытий композитными материалами в совокупности с признаками формулы изобретения (сущностью изобретения) является новым для сборных железобетонных перекрытий и, следовательно, соответствует критерию «новизна».

Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил усиления сборных железобетонных многопустотных плит перекрытий, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».

Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».

Литература:

1. Патент на полезную модель RU 179879 от 28.05.2018 г., МПК E04G 23/02; Е04В 5/17 «Конструкция усиления железобетонной многопустотной плиты перекрытия».

2. Патент на изобретение RU 2020235 от 30.09.1994 г., МПК E04G 23/02 - «Способ усиления сборных железобетонных многопустотных панелей перекрытий» - прототип.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам усиления сборных железобетонных многопустотных плит перекрытий. Технический результат изобретения - повышение несущей способности плит. Способ усиления многопустотной плиты перекрытия, включающий устройство в каждой из пустот плиты двух отверстий сверху и введение через одно из них элемента усиления. После устройства отверстий производят удаление пыли с нижней поверхности каждой пустоты плиты по всей ее длине, затем на нижнюю поверхность каждой пустоты нагнетают клеевой состав с последующим его распределением по поверхности с помощью эллипсоидного валика, прикрепленного к тросу, один конец которого пропускают через одно отверстие, а другой конец через другое отверстие и путем попеременного натяжения и отпускания троса производят разравнивание клеевого состава. После этого к одному из концов троса прикрепляют элемент усиления, выполненный в виде композиционной ламели, вынимают эллипсоидный валик из пустоты и осуществляют протягивание композиционной ламели по всей длине пустоты, опускают ее на клеевой состав и прикатывают к нижней поверхности пустоты эллипсоидным валиком аналогично процессу выравнивания клеевого состава. Затем в отверстия пустот вставляют кронштейны с опиранием их на композиционную ламель, по периметру верха кронштейна наносят герметик и заделывают отверстия быстротвердеющим бетоном. 12 ил.

Способ усиления сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия, включающий устройство в каждой из пустот плиты двух отверстий сверху и введение через одно из отверстий элемента усиления, отличающийся тем, что после устройства отверстий производят удаление пыли с нижней поверхности каждой пустоты плиты по всей ее длине, затем на нижнюю поверхность каждой пустоты нагнетают клеевой состав с последующим его распределением по поверхности с помощью эллипсоидного валика, прикрепленного к тросу, один конец которого пропускают через одно отверстие, а другой конец через другое отверстие и путем попеременного натяжения и отпускания троса производят разравнивание клеевого состава, после этого к одному из концов троса прикрепляют элемент усиления, выполненный в виде композиционной ламели, вынимают эллипсоидный валик из пустоты и осуществляют протягивание композиционной ламели по всей длине пустоты, опускают ее на клеевой состав и прикатывают к нижней поверхности пустоты эллипсоидным валиком аналогично процессу выравнивания клеевого состава, затем в отверстия пустот вставляют кронштейны с опиранием их на композиционную ламель, по периметру верха кронштейна наносят герметик и заделывают отверстия быстротвердеющим бетоном.