устройство для разгружения несущих конструкций

Формула изобретения

Устройство для разгружения несущих конструкций, включающее устанавливаемую под несущую конструкцию стойку и механизм разгружения, отличающееся тем, что механизм разгружения выполнен в виде коаксиально установленного под стойкой металлического стакана и сообщающейся с его полостью регулирующей камеры, имеющей подпружиненный клиновой уплотнитель, установленный с возможностью перемещения в полости стакана, причем последняя заполнена сыпучим материалом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, ремонта и модернизации зданий и может быть использовано при их реконструкции.

Известно устройство для усиления несущих элементов строительства конструкций, содержащее дополнительную разгружающую опору, на которой расположен распорный элемент, состоящий из цилиндрической пружины сжатия с тарелками, опирающимися через шаровые опоры на верхнее и нижнее основания, которые соединены между собой регулирующими стяжками. Разгружающее устройство устанавливается непосредственно под разгружаемый элемент (ригель, балка, перемычка и т. д.) и фиксируется в этом положении. Для обеспечения фиксированных распорных усилий в дополнительной разгружающей опоре распорный элемент предварительно заряжают путем сжатия пружин при помощи регулирующих стяжек [1]

Недостатками аналога являются: отсутствие общей жесткости дополнительной разгружающей опоры, неустойчивость в осевом и боковых направлениях ввиду использования в распорном элементе устройства цилиндрической пружины сжатия, ее наличие также приводит к повышенному восприятию синусоидальных колебаний (например от проходящего вблизи тяжелого транспорта), которые способны вызвать разрушительные знакопеременные нагрузки в разгружаемых несущих конструкциях здания, особенно при приближении этих колебаний к резонансной частоте последних; кроме того, применение указанного устройства не повышает общей жесткости сооружения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство для разгружения несущих конструкций, применяемое в способе разгружения несущих конструкций эксплуатируемого здания включающее металлические телескопические стойки разгружения и механизм разгружения в виде гидродомкратов, которые устанавливаются снаружи или внутри стоек и имеют хомуты для передачи распора. Для контроля подаваемой на стойку нагрузки механизм разгружения оборудован регистрирующей аппаратурой гидравлическим манометром, либо другим прибором, позволяющим оценить физическую величину подаваемой нагрузки [2]

Недостатком указанного устройства является его низкая надежность, что вызвано неравномерностью перераспределения нагрузки между стойками разгружения и разгружаемыми элементами здания. В связи с тем, что жесткость металлических стоек валика, 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 оказывать 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 опорных площадок и т.д.).

Задача изобретения повышение надежности устройства для разгружения несущих конструкций.

Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является обеспечение постоянного восприятия разгружающей стойкой рабочей нагрузки.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что устройство для разгружения несущих конструкций включает установленные под ригель стойку и механизм разгружения, причем последний выполнен в виде коаксиально установленного под стойку металлического стакана и сообщающейся с его полостью регулирующей камерой, имеющей подпружиненный клиновой уплотнитель, установленный с возможностью перемещения в полости стакана, заполненной сыпучим песком. Предложенное устройство обеспечивает постоянное восприятие разгружающей стойкой рабочей нагрузки за счет компенсации ее потерь в устройство разгружения. В случае "отказа" опорных частей стойки разгружения, вызванного посадкой фундаментов либо физическими явлениями, рабочая нагрузка в стойке разгружения уменьшается; при этом регулирующая камера компенсирует уменьшение нагрузки в стойке за счет вытеснения песка из полости стакана путем внедрения в вышеуказанную полость клинового уплотнителя, приводимого в действие пружиной сжатия, установленной в регулирующей камере и аккумулирующей энергию для компенсации потерь рабочей нагрузки.

На фиг. 1 показана конструкция предложенного устройства; на фиг. 2 (а, б, в, г) отражены этапы работы устройства в процессе эксплуатации.

Устройство содержит разгружающую стойку 1, контактирующую с несущей конструкцией (ригелем 2) через распределительную пластину 3; механизм разгружения, выполненный в виде коаксиально установленного под стойкой 1 металлического стакана 4, внутренняя полость 5 которого заполнена сыпучим материалом (например песком мелкой фракции), и сообщающейся с его полостью регулирующей камерой, имеющей подпружиненный клиновой уплотнитель, состоящий из шейки 6 с острием и опорной части 7, установленный с возможностью перемещения в полости стакана 4; в стенке стакана 4 выполнено сквозное отверстие 8 с кольцевой канавкой 9 и уплотнителем 10; регулирующая камера состоит из корпуса 11, жестко закрепленного к стенке стакана 4 и навинчивающейся на него тяговой гайкой 12, приводящей в действие цилиндрическую пружину 13, опирающуюся на опорную часть 7 клинового уплотнителя; для исключения попадания сыпучего материала в зазор между стенкой стакана 4 и стойкой 1, в полости 4, под стойкой 1 установлен уплотнитель 14, а опорная часть разгружающей стойки 1 имеет заглушку 15. Для контроля подаваемой нагрузки на стойку дополнительно устанавливается регистрирующий прибор типа ЦИД 1:1000 циферблатного типа.

1. Работа устройства при отсутствии просадок и явлений релаксации

Для снятия нагрузки, под несущую конструкцию (ригель) 2 устанавливается разгружающее устройство, рабочая высота которого регулируется за счет изменения объема песка (путем засыпания или высыпания) в полости 5 стакана 4 механизма разгружения. Устройство устанавливается таким образом, чтобы исключить зазор 0 см (фиг. 2,а) между распределительной пластиной 3 и разгружаемой несущей конструкцией 2. После установки устройства в рабочее положение завинчивают тяговую гайку 12 динамометрическим ключом, при этом гайка 12 воздействует на цилиндрическую пружину 13, сжимая ее до расчетного усилия; при этом происходит передача усилия на опорную часть 7 клинового уплотнителя, шейка 6 которого перемещается через сквозное отверстие 8 в стенке металлического стакана 4, своим отверстием внедряясь в сыпучий материал и вытесняя его из полости 5 стакана 4. Это приводит к созданию осевого усилия на опорную часть 15 разгружающей стойки 1 и передаче его через распределительную пластину 3 на несущий элемент (ригель) 2. Установкой уплотнителя 10 и 14 исключается проникновение песка в зазоры стойки разгружения 1, стакана 4 и шейки уплотнителя 6; необходимое разгружающее усилие, создаваемое в стойке 1, контролируется приборами (типа ЦИД 1:1000) установленными на стойке 1, и динамометрическим ключом, которым завинчивается тяговая гайка 12. После достижения заданного (расчетного) усилия на разгружающей стойке 1, она принимает на себя нагрузку с разгружаемой несущей конструкции 2, при этом пружина 13 регулирующей камеры остается в сжатом состоянии, аккумулируя в себе распорную энергию, а сыпучая среда которой заполняет внутреннюю полость 5 стакана 4, полностью исключает колебательные процессы в элементах конструкции, обеспечивает надежность и жесткость устройства в целом.

2. Работа устройства в условиях просадки фундамента и явлений релаксации

После установки стоек разгружения в рабочее состояние и полного снятия нагрузки с несущих конструкций (фиг. 2,а), вследствие неравномерности перераспределения нагрузки между стойкой 1 и опорных частей разгружаемых элементов здания (например фундаментов), а также физических процессов, развивающихся с течением времени, возможно частичное перераспределение усилий со стойки на разгружаемую конструкцию, либо выход стойки из под нагрузки ввиду осадки ее опорной части на величину DH (фиг. 2,б). Предложенное устройство позволяет прослеживать эти процессы в период эксплуатации и компенсировать падение нагрузки в стойках разоружения; компенсация потери нагрузки происходит за счет кинетической энергии сжатия, аккумулируемой в пружине 13 регулирующей камеры; в случае перераспределения рабочей нагрузки или осадки опорной части стойки разгружения (фиг. 2,б), вызванных каким-либо из нижеперечисленных процессов, давление опорной части стойки 15 на сыпучий материал снижается или падает до нуля; в связи с этим падает давление, передаваемое этим материалом на дно и стенки стакана 4 механизма разгружения; так же падает давление и на острие клинкового уплотнителя, внедренного в сыпучий материал полости 5, при этом стакан 4 перемещается вниз на величину H, равную просадке (фиг. 2,а) и над поверхностью сыпучего материала образуется зазор H, равный величине просадки; в связи с чем распорное усилие, передаваемое стойкой на сыпучий материал, падает до нуля, и под воздействием избыточного давления цилиндрической пружины сжатия 13 клиновой уплотнитель внедряется в полость стакана 5, вытесняя сыпучий материал, что приводит к восстановлению распорного усилия в стойке разгружения до 70-99% от первоначальной величины. Таким образом, предложенное устройство для разгружения несущих конструкций позволяет повысить надежность работы разгружающих стоек в эксплуатационный период и обеспечить постоянство восприятия стойкой рабочей нагрузки.