Способ повышения сейсмостойкости существующего здания

 

Сущность изобретения: способ повышения сейсмостойкости существующего здания включает возведение вдоль стен усиливающих элементоа При возведении усиливающих элементов с зазором относительно стен устанавливают опалубку, имеющую вертикальные каналы В стенах пробивают вертикальные и горизонтальные пазы. Затек; зазор бетонируют, образуя дополнительную стену, в каналах - контрфорсы, в пазах - шпонки. При этом одновременно с бетонированием изготавливают и жестко связывают с усиливающим элементом дополнительное монолитное покрытие с карнизом. 2 зл.ф-лы,5ил.

(19) Е (11) (51) Е 4 902

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5044693/ЗЭ (22) 28.0592 (46) ЗОЛ29Э Бюа Йя 47-48 (76) Дроздюк Валерий Николаеви» Соколов Михаил Ефимович (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЗДАНИЯ (57) Сущность изобретения: способ повышения сейсмостойкости существующего здания включает возведение вдоль стен усиливающих элементов.

При возведении усиливающих элементов с зазором относительно стен устанавливают опалубку, имеющую вертикальные каналы В стенах пробивают вертикальные и горизонтальные пази Затем зазсе бетонируют, образуя дополнительную стену, в каналах — контрфорсы, в пазах — шпонки. При этом одновременно с бетонированием изготавливают и жестко связывают с усиливающим элементом дополнительное монолитное покрытие с карнизом. 2 за-лы, 5 ий

2005155 стия пропускают хомуты, охватывающие колонну, и закрепляют их концы на внешней стороне стены натяжным приспособлением. Отверстия в стене выполняют нисходящими в направлении колонны, С внутренней стороны колонны в местах закреплейия хомутов снимают защитный слой и соединяют хомуты с арматурой колонны, а затем натягивают и с усилием, превышающим силу трения по месту контакта поверхности стены и колонны.

Таким образом удается жестко связать колонны со стенами здания, что, однако, не гарантирует повышения сейсмостойкости здания в целом.

По другому известному, способу колонна усиливается следующим образом: по ее периметру устанавливают с определенным зазором усиливающую арматуру, а затем элементы опалубки таким образом, что вокруг колонны образуется замкнутое пространство с отверстием внизу для закачки. под давлением цементного раствора и с отверстием наверху для выпуска воздуха. После твердения раствора опалубку убирают, В этом случае добиваются усиления только одного элемента - колонны; кроме того, работы можно производить только при нефункционирующем здании.

Известна конструкция для упрочнения или усиления несущей стены, содержащая стальной каркас, смонтированный вплотную к стене на соответствующем фундамен1е. Для передачи нагрузки несущий элемент прижимают к примыкающей к стене части здания. находящейся под действием нагру25

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при повышении сейсмостойкости существующих зданий из кирпича и блоков без остановки его эксплуатации. 5

Известно много способов антисейсмического укрепления здания. Все эти способы предусматривают, как правило, усиление или ремонт отдельных частей и функциональных конструктивных элементов здания, но не дают комплексного решения, при котором выстроенное здание можно было бы перевести в более высокий разряд по сейсмостойкости, Так; например, известен способ ремон- "5 та сооружений из камня, блоков, кирпича, по которому выходы трещин на поверхность сооружения уплотняют отверждающейся на свету синтетической смолой, а после ее затвердевания в образовавшуюся полость нагне Фют вяжущее.

Известен также способ усиления колонны, по которому в примыкающей к колонне стене выполняют отверстия. Через отверзок,и крепят его к каркасу, который содержит вертикальные колонны, соединенные несущими элементами, Здесь все усиливающие элементы конструкции располагаются внутри здания, что повышает трудоемкость работ и вносит большие неудобства при эксплуатации.

Известный способ усиления сооружения предусматривает обнажение с внутренней стороны здания существующих несущих колонн в каждой наружной и общей стенах, удаление колонн из каждого угла стены и частично из самой стены и замену удаленных элементов стальными колоннами. К стальным колоннам крепят поперечную связь и удаляют оставшиеся существующие колонны, расположенные между расчетными рядами стальных колонн. Удаленные колонны заменяют стальными. Описанный прием может быть использован только в зданиях. имеющих колонны, и непригоден для усиления обычных кирпичных, блочных и т.п. домов.

В тех случаях, когда требуется усилить кирпичную стену, применяют поэтажные связи-распорки, выполняемые иэ прокатного металла-швеллеров, уголков. двутавра. К концам связей-распорок привариваются тяжи с резьбами, которые пропускаются через специально пробитые в кирпичных стенах отверстия наружу и затягиваются гайками.

Связи-распорки концами также вводятся в гнезда-.отверстия и там замоноличиваются, Таким образом обеспечивается усиление стен здания, но в целом его сейсмостойкость повышается недостаточно, За прототип принят способ ремонта здания, по которому по всему контуру конструкции изготавливают главный несущий элемент, распределяющий нагрузку. Этот элемент выполнен из ряда взаимодействующих друг с другом цокольных щитов, выполняющих роль оставляемой опалубки и снабженных арматурой. Цокольные щиты примыкают к основанию вертикальных стоек и обьединяются между собой и с этими стойками с помощью строительного раствора, подаваемого в зазор между ними. В результате образуется единая конструкция, усиленная вертикальными шпанками, роль которых выполняют стойки На распределяющем нагрузку элементе возводят несущую стену до уровня верха стоек. вследствие чего стена несет часть нагрузки от расположенной выше конструкции, f3 описанном техническом решении усилению подлежит только нижняя цокольна 1ас1ь -ппружения, что также не 1бесп аа -, - 6:од1.мой сейсмич11о1 711 зда «, 2005155

20

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего повысить сейсмическую прочность всего здания и избежать при проведении работ по укреплению здания остановку его эксплуатации.

Сущность изобретения заключается в том, что вдоль стен здания по его периметру устанавливают опалубку и бетонируют усиливающую стену с образованием вертикальных шпонок, Опалубку устанавливают на всю высоту здания, начиная с обреза фундамента, образуя при этом вертикальные полости для бетонирования контрфорсов, в которых анкеруют концы пропущенных через здание горизонталь- 15 ных предварительно напряженных тяжей..

На наружной говерхности стен пробивают горизонтальные и вертикальные каналы, в которых при замоноличивании усиливающих стен образуют монолитные шпанки.

Одновременно с замоноличиванием усиливающих стен и контрфорсов изготавливают дополнительное монолитное покрытие здания, торцы которого выпускают консольнО по периметру здания в виде карниза и жес-"25 тко связывают с усиливающими стенами и контрфорсэми, Свободные концы предваричельно напряженных горизонтальных тяжей наружных торцевых стен здания крепят к внутренней несущей продольной стене.

Усиливающую стену и дополнительное покрытие изготавливают из обычных или легкобетонных смесей, Сопоставительный анализ предложенного способа с llpoTDTM!lQM показывает, что заявляемый способ в отличие от известного предусматривает .установку опалубки для бетонирования усиливающей стены на всю высоту здания с образованием при бетонировании контрфорсов, в которые заэнкериваются концы пропущенных сквозь здание горизонтальных предварительно напряженных тяжей. Кроме того, предусматривается пробивка на наружной поверхности существующей стены горизонтальных и вертикальных каналов, в которых при бетонировании усиливающей стены образуются монолитные шпонки. Одновременно с изготовлением усиливающей стен изготавливается дополнительное монолитное покрытие, жестко связанное с усиливающей стеной и ее контрфорсами. Изложенное по зволяет сделать вывод о наличии новизны в предлагаемом способе.

На фиг.1 показано усиленное здание, вертикальный разрез; на фиг,2- план типового этажа; на фиг.3 - узел на фиг.1; на фиг.4- узел il на фиг.2., на фиг.5-установка опалубки для изготовления усиливающей

° стены, план.

Здание 1 усиливается эа счет того. что вокруг него возводится монолитный железобетонный колпак, состоящий из стен 2 и покрытия 3. Усиливающая стенка 2 соединяется при формовании с существующей стеной 4 при помощи металлических анкеров 5, а для улучшения. взаимодействия усиливающих и существующих стен в существующих стенах пробивают горизонтальные и вертикальные каналы, при заполнении которых бетоном образуются шпонки 6 и 7. Для формовании усиливающих стен по асей высоте здания по его периметру устанавливают щитовуюЪпалубку 8. Кроме того, устанавливают опалубку 9 для формования контрфорсов

10, устраиваемых снаружи усиливающих стен также на всю высоту здания. Усиливающие стены и контрфорсы опираются на обрез фундамента 11. В контрфорсах анкеруют концы горизонтальных предварительно напряженных тяжей 12. пропущенных через здание, причем тужи, расположенные в поперечном направлении, могут соединять две противоположные наружные стены, а расположенные.в продольном направлении здания тяжи могут крепиться одним концом 13 к внутренней несущей стене 14, а другим в контрфорсе. Дополнительное покрытие,3 представляет собой сплошную монолитную плиту, торцы 15 которой выпущены консольно по периметру здания в аиде карниза и жестко связаны с усиливающими стенами и контрфорсами. В качестве проемообразователя в местах существующих проемов устанавливают дере. вя нные рамки 16. Для- улучшения теплотехнических характеристик здания усиливающие стены и дополнительное покрытие могут изготавливаться из легкобетонных смесей, Для удобства производства работ и эксплуатации здания тяжи пропускают непосредственно под потолком, в углах поперечных стен и перегородок.

В тех случаях, когда внутренние стены пригружены недостаточно, могут быть установлены вертикальные предварительно напряженные тяжи (на чертежах не показаны), располагаемые в местах. не стесняющих эксплуатацию здания, например в лестничных клетках.

При возникновении сейсмического толчка в поперечном направлении инерционная сила, возникающая в уровне перекрытий 17, через усиливающие стены 2 и контрфорсы 10 передается на фундамент

11 здания и дополнительное покрытие 3, распределяющие эту нагрузку между двумя торцевыми усиливающими стенами колпака. Изгибаясь и сдвигаясь в своей плоскости по действием этой силы, торцевые стены

2005155

15

30

55 колпака BYëþ÷àþò в работу его продольные стены.

Таким образом, в поперечном направлении колпак работает как развитое двутавровое сечение со стенками в виде двух торцевых усиливающих стен и полками в виде продольных усиливающих стен. При этом прочность существующей кладки на растяжение может не учитываться, Таким образом, способ позволяет усилить здание практически с любой пониженной категорией кладки.

Помимо пространственной работы колпака, подоконные участки 18 стен 2 колпака работают на местный изгиб из своей плоскости как многопролетные горизонтальные балки с опорами в местах ребер жесткости, в

Они воспринимают боковую сейсмическую нагрузку от плит перекрытия 17, которые во время землетрясения могут расстроиться и работать как отдельные клавиши.

С целью уменьшения сечения контр-. форсов 10 и предотвращения расстройства связи перекрытия 1.7 со стенами 4 противоположные контрфорсы 10 соединяются предварительно напряженными тяжами 12, пропускаемыми через все здание. При таком усилении перекрытия отпадает необходимость в каком-либо дополнительном усилении "слабого" диска перекрытия 17 и узлов сопряжения его со стенами в существующем здании.

При сейсмическом толчке вдоль здания инерционные силы с диска перекрытия 17 передаются посредством железобетонных шпонок 6 на более жесткие и прочные продольные стенки 2 колпака. разгружая тем самым наружные продольные стены 4 существующего здания от горизонтальных нагру 40

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЗДА.

НИЯ, включающий возведение вдоль стен, начиная с обреза фундамента и до верха стен усиливающих элементов, пропуск сквозь здание в поперечном направлении предварительно напряженных горизонтальных тяжей с анкеровкой их концов в усиливающих элементах, отличающийся тем, что при возведении усиливающих элементов с зазором относительно стен устанавливают опалубку, имеющую вертикальные каналы, в стенах пробивают вертикальные и горизонтальные пазы, после чего зазор бетонируют, образуя дополниэок, При этом разгружается и внутренняя продольная стена 14 существующего здания, так как ее деформации вдоль собственной оси сдерживаются дисками перекрытия

17, заанкеренными в продольные стены 2 колпака диском покрытия 3, удерживающим стену посредством шпонок 6 и контрфорсами 10, поставленными посередине торцевых усиливающих стен. Эти контрфорсы, по аналогии с контрфорсами в поперечном направлении, раскрепляются горизонтальными тяжами, заанкеренными на внутренней несущей продольной стене

14.

Устойчивость существующих стен из плоскости (при действии местной сейсмической силы от собственного веса стены) обеспечивается в наружных стенах металлическими самоанкерующимися болтами, связывающими стены существующего здания со стенами колпака, а во внутренних стенах повышенной вертикальной нагрузкой, присущей для внутренней стены.

Существенным преимуществом предлагаемого способа является возможность производить усиление здания без остановки его эксплуатации или выселения жильцов.

Придавая внутренней поверхности щитов опалубки определенный рельефный рисунок, можно в результате бетонирования усиливающих стен придать фасаду здания более привлекательный вид. (56) Патент ФРГ N 3620490, кл, Е 04 G 23/02, опублик. 1986, Мартемьянов А.И. и Ширин В.В, Способы восстановления зданий и сооружений, поврежденных землетрясением. M.: Стройиздат, 1978, с.150 и 151, рис.60. тельную стену в пазах - шпонки, в вертикальных каналах - контрофорсы, размещая в них заанкеренные концы тяжей, при этом одновременно с бетонированием изготавливают и жестко связывают с усиливающими элементами дополнительное монолитное покрытие с карнизом, выступающим за контур здания, 2. Способ по п,1, отличающийся тем, что в здании с внутренней несущей продольной стеной устанавливают дополнительные тяжи, свободные концы которых анкеруют к последней.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при бетонировании усиливающих элементов и дополнительного покрытия используют легкобетонные смеси.

2005155

Г.

2005155

Составитель В.Дроздюк

Техред M,Моргентал Корректор M. Ñàìáîðñêàÿ

Редактор Н.Цалихина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3424

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 101