Спосіб посилення міцності стіни будівлі при встановленні бронедверей

Корисна модель відноситься до будівельного виробництва, а саме до способу кріплення металоконструкції до бетонної поверхні і може бути використана для збільшення міцності стін з прорізами. Найбільш близьким до корисної моделі є спосіб кріплення захисного покриття до будівельних конструкцій, що використовується переважно при зведенні, поверхню котрих необхідно захищати від впливів агресивного середовища та інших природних катаклізмів - прототип способу [1]. Спосіб включає операції з підготовки поверхні конструкцій, зачищення, встановлення захисного покриття у вигляді обрамлення, по нагнітанню полімерного розчину через отвори в опалубці, витримки для отвердіння клею та вилучення опалубки. Полімерне захисне покриття з анкерами нагрівають гарячим повітрям, укладають в опалубочний щит до стіни, шляхом нагнітання розплаву поліетилену через отвори в опалубочному щиті. Розплав поліетилену в місці контакту з покриття зварюється з ним. Крім того, в щілини між покриттям і стіною нагнітають цементний розчин. Після отвердіння розчину полімерні анкери зрізають і вилучають опалубку. Цементний розчин, зчіплюючись з поверхнею стіни, утримує за анкерні ребра покриття. Недоліками способу є велика трудомісткість робіт. Спосіб не передбачає використання сталевих кутків для обрамлення кутів дверного прорізу, встановлення бронедверей. Спосіб не дозволяє збільшити міцність стіни з дверним прорізом. Прошарок розчину з полімером під дією маси дверного полотна деформується як в горизонтальній, так і в вертикальній площині. В основу корисної моделі способу посилення міцності стіни будівлі при встановленні бронедверей поставлене завдання - запобігання можливості виникнення тріщин в стінах прорізів, встановленні обрамлення з кутків, створення параметрів режиму по виробництву робіт, що сприяють збільшенню міцності, жорсткості стіни дверного прорізу і терміну служби будівлі. Поставлене завдання в способі вирішується тим, що для посилення міцності стіни, що включає операції з підготовки поверхні конструкції, зачищення, встановлення покриття у вигляді обрамлення, нагнітання розчину поліетилену в отвори, витримки для отвердіння, згідно корисної моделі, що спочатку здійснюють розмітку, утворюють борозни по контуру прорізу з двох взаємоперпендикулярних сторін, зачищення поверхні стіни і полиць кутків обрамлення, продувку повітрям, травлення кислотою, сушіння, ґрунтовку, нагнітання епоксидного клею, потім здійснюють встановлення обрамлення і через отвори в ніпелях під тиском здійснюють ін'єктування полімерного розчину до тих пір, доки клей не почне витікати з крайнього ніпеля. Після вилучення ніпелів отвори в полках заповнюють епоксидним клеєм, утворюють шпонки зрізу, здійснюють 3-4-х годинну витримку для отвердіння клею і здійснюють встановлення дверного полотна. В порівнянні з прототипом в рішенні, що пропонується, напружений стан в стінах не порушується, небезпечні тріщини не виникають; за рахунок врахування перетину кутків досягається збільшення міцності і тріщиностійкості стін прорізів, зниження трудомісткості і вартості виконання робіт. Реалізація способу подовжує термін служби будівлі. На Фіг.1 зображена частина плану багатоповерхової будівлі по перетину I-І Фіг.2; на Фіг.2 наведений фрагмент будівлі по перетину А-А Фіг.1; на Фіг.3 наведений розріз по перетину Б-Б Фіг.1; на Фіг.4 а - наведено (за існуючою практикою встановлення бронедверей) розміщення анкерів в стіні, б розміщення борозен і ніпелів за способом, що пропонується; на Фіг.5 наведена розрахункова схема балки-стінки за міцністю і тріщиностійкістю; - схема розвитку тріщин - т, о - основна подовжня, н - нахильна, п - поперекова арматура, Фіг.6 - розрахункові схеми злому по лініях можливих тріщин (I-І, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5), - кінематична схема при можливому злому по перетину І-І, Фіг.7. Основні елементи будівлі: сходовий марш 1, площадка 2, балка 3, елементи, що характеризуються великою деформацією (качкою, особливо при перебіжці дітей по цих елементах). Струси передаються на стінову панель 4, з прорізом 5. Проріз містить борозну (виїмку бетону) 6, обрамлення 7 з кутків з ніпелем 8, котрі вставлені в отвори 9, заповнені епоксидним клеєм 10. В теперішній час безцеремонно обрамлення кріплять до стіни за допомогою анкерів 11 на зварюванні. При забиванні анкерів ослаблюють позацентрово навантажену панель, що сприяє виникненню тріщин 12 над дверми 13. Промисловість випускає епоксиди (полімерні розчини) різних марок ЕД-5, ЕД-6 - в'язкі, ЕДЛ - тверді тощо. В залежності відроду тверджувача епоксиди можуть бути утверджені при кімнатній температурі чи при нагріванні. Для покращення його якості в суміш полімеру з тверджувачем вводять пластифікатори (дибутілфталат, трикрезилфосфат, поліефіри і т.н.) [2]. Високою адгезією (склеюванням) володіють полімери, що містять гідроксильні, карбоксильні, епоксидні полярні групи. Адгезія (в противагу когезії) є процес проникнення поліепоксидів в пори цементного каміння, зчеплення з ним, який можна представити схемами CH OH +CH2 Si Si O CH2 O Si OH HO CH OH R Si O (1) R + H2O Між адгезивом - поліепоксидом і субстратом відбувається хімічна взаємодія (1), що забезпечує надійну адгезію. Найбільшу стійкість в атмосферних умовах показав склад (мас. ч) - епоксид ЕД-6 100, гексаметил 8, дибутілфталат 20. Межа міцності склеювання при зсуві сталі зі сталлю клею ЕД-6 (100мас. ч.) з діціандіамідом (10мас.ч.) після отвердіння 5 годин становить 23,4Мпа. Міцність з'єднань на жорстких клеях (ЕПЦ-1, К-153) до 40 приблизно в 2,5 рази перевищує міцність з'єднань на еластичному клеї (К-147) до 17Мпа. Часто панелі внутрішніх стін (Фіг.1, 2) по висоті спираються одна на одну не по всій довжині горизонтального шву, а лише по кутам, по виступах контурних ущільнень (серії будинків І-464А; 137). В цих випадках панелі 4 працюють як балки-стінки на згин в своїй площині. В частині стіни, котра обрамляє дверний проріз 5 виникають великі моменти (згину, крутіння) в закладенні надпрорізної балки 3 (Фіг.3) в стінці. Досвід показує, що в цьому місці в стінці з'являються тріщини (непомічені при атестації будинків). При забиванні анкерів (Фіг.4) в стіні прорізу тріщини розкриваються на значно більшу величину - ширину (відбувається піддатливість стіни). Рівняння робіт за методом граничної рівноваги записується у вигляді (Фіг.5, 6) [3]. SPi Yi + ò qy q dx + ò gy g dx = S M × j (2) . Для кінематичної схеми зламу по перетину І-І (Фіг.5в) при відсутності навантаження g та при j =1 рівняння (2), маємо P1×S1+Р2×S2+Р3×S3+(qL2/2)=(Мa+Мb+Mc+M1)×(j+j). (3) Моменти в пластичних шарнірах а, б, с і по перетину І-І визначаються за формулою (4) Мk = AskRsk×zk, де Аsk - площа перетину розтягнутої арматури в к-м шарнірі; Rsk - розрахунковий опір арматури; Zk - плече внутрішньої пари в к-м шарнірі. При заданому співвідношенні площ арматур (за першим випадком розрахунку) маємо (5) (Ask/As1) = (h2ok/h2o1). З формули (3) площа розтягнутої арматури над прорізом визначається (6) As1=0,5ql2z+SPi×Si=(l/l1)S(Rsk×zk×h2ok/h2o1). Площі арматур інших перетинів визначаються за формулою (5). Для панелей внутрішніх позацентренно навантажених стін з прорізами утворення тріщин не припускається. Це досягається найчастіше введенням попередньо навантаженої арматури по перетину 3-3 за формулою (7) 0,5qnl22 + SPniSi £ Aszd0gsp(e0 + rя), де qn - (частина розрахункової) нормативне навантаження; е0 - відстань від центру перетину арматури Asz до центру тяжіння горизонтального перетину нахильної частини панелі (що дорівнює е 0 = 0,5l2); rя - ядрова відстань для прямокутника rя = l2/6. Використовуючи рівняння ядрових моментів і враховуючи опір бетону розтягненню, визначимо тріщиностійкістю перетину I-І висотою Н1 і пролітом l, завантаженої по верху навантаженням g і зосередженою силою f n в перетині I-І (Фіг.6) [(f n/l + (gn/2)l1l2] £ Rbt,ser×Wred + As1×d 0×gsp(e0 + rя), (8) де f n = (qnl2/2) + SPn1S1/l2 - нормативна зосереджена сила від навантаження по нижньому поясу панелі від власної ваги її суцільної частини нижче перетину 3-3; As1 - площа перетину горизонтальної арматури над прорізом. Інші позначення відповідають СніП 2.03.01-84. Зі сказаного витікає, що найбільш небезпечними перетинами для стіни з прорізом є І-І, 2-2, 3-3. Від нерівномірного осадження фундаментів, румунських землетрусів, в будівлях, що експлуатуються понад 30 років виникло багато тріщин. Раніше технологія відновлення цілісності застосовувалася в конструкціях мостів, естакад, в різних фундаментах, в гідроспорудах. Тріщини в бетоні заповнювалися епоксидним клеєм. Найбільш широке використання епоксидні склади знайшли при ремонті залізничних шпал. В США проведені динамічні випробування епоксидного з'єднання рельсів із залізобетонними шпалами. Після понад 4млн. циклів навантаження в з'єднаннях не знайдено будь-яких ушкоджень. Шари епоксидного складу використовувалися в якості прокладок між рейкою і шпалою. Для ремонту залізобетонних конструкцій найбільш кращими є рідинні епоксиди або полімери в кількості 10мас. ч. на 100мас. ч. епоксиду. Гарними наповнювачами вважаються річковий пісок в кількості 500-600мас. ч. Реалізація способу здійснюється наступним чином. Спочатку виконують огляд існуючої панелі з дверним прорізом, ретельні заміри розмірів, виготовлення окремо обрамлення, окремо дверного полотна. За необхідності здійснюють відновлення частин і конструкцій (цементація околів, тріщин), збереження старої двері в прорізі. Роблять розмітку і за допомогою електрофорези здійснюють виїмку бетону з борозни з розмірами: шириною 15мм, глибиною до - 30мм по периметру зіткнення кутків. Потім почергово здійснюють очищення поверхні зіткнення стіни, полиць кутків обрамлення 7, продувку повітрям, травлення кислотою, сушіння, ґрунтовку, накладання епоксидного клею. Далі з притиском здійснюють встановлення обрамлення і через отвори в ніпелях під тиском 8, 9 виконують ін'єктування полімерного розчину уздовж борозен 6 до тих пір, поки клей не почне витікати з крайнього ніпеля. Після вилучення ніпелів отвори 9 в полицях кутків заповнюють епоксидним клеєм, утворюють шпонки зрізу при зсуві обрамлення, виконують 3-4-х годинну витримку для твердження клею, здійснюють встановлення дверного полотна 13. Спосіб, що пропонується, в порівнянні з базовими та іншими технічними рішеннями при встановленні бронедверей дозволяє запобігти виникненню тріщин (котрі неприпустимі за нормами) в елементах дверей 4. При забиванні анкерів 11 (d=14-18мм, l до 350мм) в стіни за допомогою кувалд зменшується міцність і деформативність позацентренно навантаженої стінової панелі (це повинно фіксуватися при обстеженні та атестації будівель). Спосіб, що пропонується, дозволяє знизити вартість робіт з встановлення бронедверей на 20-30% за рахунок використання епоксидних клеїв, а за рахунок збільшення моменту опору W і моменту інерції І кутків розрахункового перетину елементу стіни - підвищити міцність і жорсткість на 40%; подовжити термін експлуатації будівлі. Спосіб дозволяє знайти альтернативний вихід, в межах дозволу, з встановлення в будівлях бронедверей. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР №975943, кл.3 Е04ВІ/64, 1982. Бюл. №43. -прототип. 2. Микульский В.Г., Козлов В.В. Склеивание бетона. -М.: Стройиздат, 1975. -240с. 3. Дроздов П.Ф., Себекин И.М. Проектирование крупнопанельных зданий. -М.: Стройиздат, 1967. -416с.