Способ усиления сплошных железобетонных плит в составе перекрытия
Владельцы патента RU 2761801:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" (RU)
Изобретение относится к области строительства, а именно к способу усиления железобетонных плит перекрытия. Технический результат - повышение несущей способности плиты - достигается следующим образом: исследуют физическое состояние плиты и выполняют способ усиления плиты в следующей последовательности. Сверлят отверстия в плите под анкеры и подвески. Анкеры закрепляют в плите эпоксидным клеем, после полимеризации клея к анкерам снизу последовательно приваривают стержни усиления, сначала одним концом, а после нагрева стержня до температуры 120-150°С – другим. Затем устанавливают подвески и крепят к стержням усиления, далее на потолочную поверхность в промежутках между стержнями усиления наносят слой цементного раствора, далее к стержням крепят штукатурную базальтовую сетку и наносят дополнительный слой цементного раствора. После этого укладывают стальную сетку сверху плиты и соединяют с подвесками, затем производят бетонирование верхнего слоя усиления бетоном, а после набора бетоном требуемой прочности восстанавливают конструкцию пола. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления сплошных плит перекрытий, имеющих значительные повреждения, недостаточную несущую способность и эксплуатируемых в агрессивной среде.
Известен способ усиления плит перекрытий путем подведения под них поперечных балок усиления, опирающихся на нижние полки продольных стальных балок каркаса здания и оборудованных винтовыми распорными устройствами, которые устанавливают в зазор между поперечными балками и панелями перекрытия.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства усиления, относится то, что при отсутствии продольных стальных балок в каркасе здания, существенно усложняется узел сопряжения поперечных стальных балок усиления с железобетонными и это приводит к чрезмерному расходу металла на конструкцию усиления и повышенным трудозатратам.
[пат. 2388882 RU, МПК-7, Е04623/02. Способ усиления железобетонных панелей перекрытия].
Наиболее близким является способ усиления сплошных железобетонных плит двумя слоями армированного бетона, расположенными по обе стороны от усиливаемой плиты и армированными сверху сеткой, а снизу стержневой арматурой. Бетонирование нижнего слоя производят сверху, через предварительно просверленные в плите отверстия. Опалубка соединяется с плитой на подвесках. Недостатками такого способа усиления являются сложность качественного бетонирования нижнего слоя через отверстия в плите. Стержни усиления препятствуют свободному растеканию бетонной смеси по поверхности опалубки. Из-за отсутствия конструктивной сетки вероятна опасность образования и развития усадочных трещин на потолочной поверхности плиты. Устройство и демонтаж опалубки увеличивают трудозатраты [пат. 2528753 RU. МПК, EO4G23/02. Устройство для усиления сплошных железобетонных плит].
Сущность изобретения заключается в следующем:
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в исследовании физического состояния железобетонных плит перекрытия и поверочных расчетах плит и элементов устройства усиления по несущей способности, в рациональном устройстве конструкции усиления плит, в более экономичном и технически простом восстановлении их эксплуатационных характеристик, в сокращении объема ремонтных работ.
Технический результат - качественное исследование физического состояния и поверочные расчеты несущей способности усиленных железобетонных плит, техническое обоснование восстановления эксплуатационных качеств плит, значительное повышение прочности на действие изгибающего момента и поперечных сил, а также жесткости плит; создание надежной связи усиляемых плит и сопрягающихся элементов усиления, качественное восстановление защитного слоя бетона со стороны агрессивного воздействия внешней среды, минимальные трудозатраты на монтаж устройств усиления.
Указанный технический результат при использовании изобретения достигается с помощью специального устройства, представленного на чертежах Фиг. 1-7.
На Фиг. 1 - изображен схематический фрагмент плана усиляемого перекрытия и элементы конструкции усиления в сборе.
2 - анкер; 3 - стержень усиления; 4 - подвеска.
На Фиг. 2 - изображен продольный разрез А-А усиляемого перекрытия.
1 - плита; 2 - анкер; 3 - стержень усиления; 4 - подвеска; 5 - цементный раствор; 7 - стальная сетка.
На Фиг. 3 - изображен продольный разрез Б-Б усиляемого перекрытия.
6 - базальтовая сетка; 7 - стальная сетка; 8 - мелкозернистый бетон.
На Фиг. 4 - изображен узел сопряжения анкера со стержнем усиления.
На Фиг. 5 - изображен узел сопряжения подвески со стержнем усиления.
На Фиг. 6 - изображен анкер в сборе с коротышом, фиксирующем проектное положение анкера в плите.
На Фиг. 7 - изображена подвеска с крюком на конце и пунктиром - положение другого конца в момент фиксации проектного положения подвески на плите.
Порядок выполнения работ по усилению плиты перекрытия следующий.
В начале исследуют физическое состояние плиты 1 и выполняют поверочные расчеты плиты и элементов устройства усиления по несущей способности. Проектируют и изготовляют элементы устройств усиления. Очищают потолочную поверхность плиты от загрязнений, вскрывают конструкцию пола, а на поверхности плиты делают разметку отверстий под анкеры и подвески и затем их сверлят. Устанавливают в проектное положение анкеры 2 и закрепляют в плите эпоксидным клеем, после полимеризации клея к анкерам снизу последовательно приваривают стержни усиления 3, сначала одним концом, а после нагрева стержня до температуры 120…150°С - другим. Устанавливают подвески 4 и крепят к стержням усиления 3. На потолочную поверхность в промежутках между стержнями усиления наносят слой цементного раствора 5. К стержням усиления крепят штукатурную базальтовую сетку 6 и наносят дополнительный слой цементного раствора. Укладывают стальную сетку 7 сверху плиты и соединяют на проволочных скрутках с подвесками 4, затем производят бетонирование верхнего слоя усиления мелкозернистым бетоном 8. После набора бетоном требуемой прочности восстанавливают конструкцию пола.
Библиографический список.
1. пат. 2388882 RU, МПК-7, Е04623/02. Способ усиления железобетонных панелей перекрытия.
2. пат. 2528753 RU. МПК, EO4G23/02. Устройство для усиления сплошных железобетонных плит.
Приложение
Способ усиления плиты перекрытия
Расчетные нагрузки на 1 м2 плиты:
- от веса плиты (h=0,14 м) 
- от веса пола, включая керамическую плитку и цементно-песчаную стяжку 
- от веса конструкции усиления (2 слоя армированного бетона 
- временная (полезная) после усиления 
- временная (полезная) до усиления 
- полная расчетная после усиления
Погонная нагрузка после усиления 
Изгибающий момент 
Основные параметры плиты:
бетон класса В15. Rb=8,5⋅0,9=7,65 МПа рабочая арматура сетки класса AII1 из 5 стержней диаметром 12 мм
площадь сечения арматуры, с учетом ослабления коррозией (40%), As=5,65⋅0,6=3,39 см2, Rs=355 АПа [3]. RsAs=355⋅339=120345H сечение плиты b×h=1,0×0,14 м; рабочая высота сечения h0=0,115 м.
Плита нагружена равномерно распределенной нагрузкой и опирается на кирпичные стены.
Расчетные сечения плиты до и после усиления показаны на рисунке
Расчетная несущая способность сечения плиты до усиления
Высота сжатой зоны 
Расчетный изгибающий момент, воспринимаемый сечением
Расчетная погонная нагрузка на плиту
Полная расчетная равномерно распределенная нагрузка на плиту
- несущая способность недостаточная, требуется усиление.
Усиливаем плиту снизу дополнительной рабочей арматурой 5∅10А400, As1=3,93 см2, RsAs1=355⋅393=139515 H h01=145 мм., h0y=185 мм. (см. рис. 2б) и защитным слоем цементного раствора толщиной 30 мм.
Проверка несущей способности усиленной плиты
Высота сжатой зоны 
Расчетный изгибающий момент, воспринимаемый усиленным сечением
Расчетная погонная нагрузка на плиту
Полная расчетная нагрузка на плиту
- несущая способность усиленной плиты достаточная.
Коэффициент усиления сечения плиты
1. Способ усиления сплошных железобетонных плит перекрытия путем наращивания сечения двумя слоями армированного бетона, отличающийся тем, что вначале исследуют физическое состояние плиты и выполняют поверочные расчеты плиты и элементов устройства усиления по несущей способности, потом проектируют и изготовляют элементы устройств усиления, после этого очищают потолочную поверхность плиты от загрязнений, вскрывают конструкцию пола, а на поверхности плиты делают разметку отверстий под анкеры и подвески и затем их сверлят; устанавливают в проектное положение анкеры и закрепляют в плите эпоксидным клеем, после полимеризации клея к анкерам снизу последовательно приваривают стержни усиления, сначала одним концом, а после нагрева стержня до температуры 120-150°С - другим, затем устанавливают подвески и крепят к стержням усиления, далее на потолочную поверхность в промежутках между стержнями усиления наносят слой цементного раствора, потом к стержням крепят штукатурную базальтовую сетку и наносят дополнительный слой цементного раствора, после этого укладывают стальную сетку сверху плиты и соединяют на проволочных скрутках с подвесками, затем производят бетонирование верхнего слоя усиления мелкозернистым бетоном, а после набора бетоном требуемой прочности восстанавливают конструкцию пола.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в плите сверлят отверстия, диаметром на 1,5-2 мм превышающие диаметр анкера или подвески, и размещают по направлению стержня усиления с шагом 0,4-0,5 м.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горизонтальный участок анкера соединяют на сварке внахлестку со стержнем усиления, с длиной перепуска не менее 250 мм, при диаметре стыкуемых стержней не более 12 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сочленяющиеся с подвесками стержни усиления соединяют в зацеп с помощью загибов на концах подвесок; при диаметре гладкого стержня подвески равном d диаметр оправки 2,5 d, подвески изготавливают из стержней диаметром 5-6 мм.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цементный раствор готовят с добавкой латекса при соотношении вода - латекс 1:1 и наносят на потолочную поверхность плиты заподлицо со стержнями усиления.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что базальтовую сетку с ячейкой 25×25 мм соединяют со стержнями усиления скрутками из оцинкованной проволоки диаметром 0,5-0,8 мм и покрывают цементным раствором толщиной 15-25 мм.
