Самый простой способ усиления изгибаемых стержневых конструкций – подведение под них жестких или упругих опор, этот способ возможен, если опоры не мешают технологическому процессу.
Жесткие опоры могут располагаться на дополнительных или существующих фундаментах. Целесообразнее располагать опоры на существующих фундаментах, даже, если это потребует усиления фундамента, т.к. при дополнительных фундаментах могут возникнуть осадки опор и поэтому они не достаточно полно включаются в работу усиливаемой конструкции. Жесткие опоры могут выполняться из металла или железобетона.
Упругие опоры под усиливаемые изгибаемые элементы выполняют в виде металлических балок или ферм, которые устанавливаются с некоторым зазором под конструкцией на общий или отдельный фундамент. В зазоре располагают металлические прокладки. Включение в работу упругих опор осуществляется следующими способами: подтягиванием опорных концов балок (ферм) к усиливаемой конструкции распорными болтами.
В качестве упругих опор могут быть гибкие тяжи, подвешиваемые к вышележащим конструкциям, если они не мешают технологическому процессу. Натяжение тяжей осуществляется с помощью гаек и натяжных муфт или электротермическими способами.
В исключительных ситуациях, когда конструкции находятся в критическом состоянии и возможно их разрушение (полное или частичное) без нагрузки, рекомендуется произвести полную разгрузку или замену конструкций. Эта работа требует существенных материальных и трудовых затрат и должна быть обоснована.
Разгружающие конструкции в виде отдельных балок, ферм, а также комбинированных систем из железобетона и металла применяются обычно для разгрузки небольших участков перекрытий, когда не требуется устройство дополнительных колонн и фундаментов.
По возможности разгружающие конструкции следует устанавливать сверху разгружаемых (рис. 10.1,10.2), обеспечив между ними зазор для свободного прогиба элементов усиления.
средствами увеличения подошвы фундаментов являются железобетонные «рубашки», наращивание, частичная или полная подводка новых фундаментов (рис.8.1).
 |
Рис.10.1. Усиление балки и плиты перекрытия металлическими балками сверху:
1 – разрушаемая балка; 2 – металлическая балка; 3 – ребра жесткости; 4 – тяжи; 5 – планка; 6 – опорные листы; 7 – опорные подушки
 |
Рис.10.2. Разгружение монолитной железобетонной плиты ребристой железобетонной плитой:
1 – разгружаемая плита; 2 – конструкция усиления; 3 – элементы крепления; 4 – ригель; 5 - прокладки
Если это не возможно, то разгружающие конструкции подвешивают снизу. В этом случае передача нагрузки осуществляется с помощью стоек, пропущенных через отверстия в разгружающем перекрытии (рис. 10.3).
 |
Рис. 10.3. Разгружение плиты перекрытия системой металлических балок снизу:
1 – усиливаемое перекрытие; 2 – разгружающая балка (главная); 3 – стойка; 4 – разгружающие балки; 5 – колонны; 6 – обоймы усиления; 7 – дополнительное оборудование
При частичном разгружении конструкции сжимают с существующей конструкции только часть нагрузки. В этом случае элементы усиления могут иметь контакт с существующими конструкциями по всей длине или в
отдельных точках (рис. 10.4).
 |
Рис. 10.4. Частичная разгрузка металлическими балками снизу:
1 – усиливаемая балка; 2 – балки усиления; 3 – тяжи; 4 – упорная пластина
В усиляемой конструкции сначала определяют нагрузку, которая действует на существующую конструкцию, затем на дополнительную нагрузку подбирают сечение конструкции усиления.
При этом пропорционально жесткостям элементов распределяется только та часть нагрузки, которая была приложена после усиления. Если разгружающая конструкция соприкасается с усиливаемой не по всей длине, а в отдельных точках (например, через прокладки), то распределение по жесткостям осуществляется при количестве точек опирания не менее 8 (в том числе и на опорах), а расстояние между опорами не превышает 3-х высот любой из 2-х конструкций.
Полный момент в усиленной конструкции равен сумме 2-х моментов (М1) и (М2), соответственно, моментов, воспринимающих существующей конструкцией и конструкцией усиления. В частично разгружаемой железобетонной конструкции расчет по наклонному сечению на всю нагрузку производится только для элементов усиления.
До усиления конструкций жесткими дополнительными опорами необходимо проверить общую деформацию от максимально ожидаемых нагрузок в местах примыкания к усиливаемой конструкции. Эта деформация не должна превышать максимальный прогиб усиливаемой конструкции (до возведения опор) без дополнительных опор более, чем на 10%. При подведении жестких опор усиливаемую конструкцию следует максимально разгрузить. Расчетные усилия в изгибаемых элементах, усиленные жесткими опорами, определяются как сумма усилий, подсчитанных для 2-х стадий работы конструкций: до усиления и после усиления.
До усиления – действуют первоначальная расчетная схема; после усиления – с учетом дополнительных жестких опор.
Расстояния между опорами следует назначать такими, чтобы суммарная эпюра моментов ни в одном сечении не выходила за пределы эпюры материалов.
Следует предусмотреть достаточную площадь опирания балки на дополнительной опоре для того, чтобы предотвратить развитие нормальных трещин.
Усиление сжатых зон изгибаемых и внецентренно-сжатых элементов можно осуществлять торкрет- бетоном толщиной до 30 мм, который наносится на очищенную и промытую бетонную поверхность старого бетона, обернутую сеткой с ячейкой 30…60 мм из проволоки Ø 1…2 мм, прикрепленной к конструкции дюбелями с помощью строительного пистолета. Более существенного повышения несущей способности элементов возможно добиться увеличением площади сечения арматуры. Если по расчету требуется незначительное увеличение сечения арматуры (2…4 стержня), осуществляют приварку новой арматуры к существующим стержням боковых каркасов. Для этого скалывают защитный слой, оголяют арматуру и приваривают к ней прерывистым швом коротыши Ø 10…40 мм, длиной 50…200 мм с шагом 200…1000 мм – для растянутых стержней и не более 20 Ø продольной арматуры, но не более 500 мм – для сжатой арматуры (рис. 10.5, а).
Рис. 10.5. Усиление балок полуобоймами:
 |
а – добавление стержневой арматуры; б – усиление наружной уголковой обоймы, приваренной к существующей арматуре; в – деталь приварки уголка с помощью диагональных ребер из листовой стали; 1 – сварные швы; 2 – добавочная арматура усиления; 3 – усиливаемый элемент; 4 – сколотый бетон защитного слоя угловых стержней с последующим его восстановлением; 5 – защитное покрытие из перхлорвинилового лакокрасочного материала; 6 – поперечные стержни крайних сварных каркасов; 7 – стержни – прокладки-коротыши; 8 – угловые стержни крайних сварных каркасов; 9 – соединительные планки обоймы; 10 – боковые листовые прокладки; 11 – уголки обоймы; 12 – пространство, заполненное цементным раствором; 13 – листовая диагональная прокладка
К коротышам приваривают дополнительную продольную арматуру, которую допускается применять тех же классов. При арматуре класса А-\/ и выше из высокопрочной проволоки и канатов, а также при сильной коррозии арматуры применение сварки не допускается и усиление конструкций методом наращивания не рекомендуется.
Для увеличения сцепления старого и нового бетона на поверхности усиливаемого элемента перед наращиванием выполняют насечку, которую тщательно очищают от пыли и грязи водой под давлением. Мin Ø арматуры при наращивании 10 мм. При необходимости усиливать больший Ø арматуры устраивают наружные уголковые полуобоймы.
Для совместной работы с железобетонной конструкцией металлоконструкции усиления должны быть обязательно приварены к существующей арматуре. Для этого угловые стержни арматурного каркаса оголяются на ограниченных углах длиной 6…12 см с шагом 60…120 см (рис. 10.5, б).
К арматуре приваривают короткие арматурные стержни, Ø которых принимают такими, чтобы они были заподлицо с наружными гранями сечения. Затем к коротким прокладкам приваривают планки обойм, плотно прилегающие к телу бетона. Обоймы из уголков приваривают непосредственно к соединительным планкам обойм.
Прокладки – коротыши могут быть заменены диагональными ребрами из листовой стали (рис. 10.5, в).
Зазоры между ветвями и телом бетона заполняют цементным раствором составом 1:2 или 1:3 на расширяющемся или безусадочном цементе.
Так как свариваемые стали (арматура и профильный металл) имеют разные классы, сварку производят электродами Э 42 А-Ф или Э 350 А-Ф.
Усиление добавлением арматуры или в виде обойм и полуобойм можно рекомендовать также при обнаружении ошибок в армировании, допущенных при изготовлении конструкций, или занижении проектного класса бетона.
Распространенным способом усиления изгибаемых железобетонных элементов является устройство «рубашек» - незамкнутых с одной стороны обетонок. Этот способ рекомендуется при усилении балок ребристых перекрытий (рис. 10.6).
 |
Рис. 10.6. Усиление балки “рубашкой”:
1 – усиливаемая балка; 2 – рабочая арматура; 3 – хомуты; 4 – стяжка; 5 – насечка; 6 – монтажная арматура “рубашка”; 7 – “рубашка”
При усилении изгибаемых элементов только по наклонному сечению устанавливают дополнительную поперечную или наклонную арматуру. Наиболее простым способом усиления является установка накладных хомутов расчетного сечения. Для этой цели в плите перекрытия просверливают отверстие с обеих сторон усиливаемой балки. В эти отверстия снизу заводятся хомуты, которые на концах имеют нарезку для болтов. Закручиванием гаек с 2-х сторон создается предварительное напряжение в хомутах и их включение в совместную работу с балкой (рис. 10.7).
 |
Рис. 10.7. Усиления балок по наклонному сечению хомутами:
1 – усиливаемая балка; 2 – хомуты; 3 – плита перекрытия; 4 – упорные уголки; 5 – гайки
Эффективным средством усиления опорных частей изгибаемых элементов многопролетных зданий и перекрытий является разгружающие предварительно напряженные двухконсольные кронштейны (рис. 10.8), которые устанавливают на промежуточных опорах.
 |
Рис.10.8. Усиление балки разгружающими кронштейнами:
1 – усиливаемая балка; 2 – плиты перекрытия; 3 – оголовник; 4 – тяжи кронштейна; 5 – болты; 6 – накладки связи; 7 – опорный лист; 8 – колонна; 9 – распределительная прокладка
Высота кронштейнов равна высоте усиливаемых балок на опоре, а их длина принимается равной 1/4…1/6 их пролета. Конструкция разгружающих кронштейнов состоит из: опорных элементов, ветвей кронштейнов, соединительных элементов и упорных устройств. Для работы кронштейна необходимо обеспечить некоторый поворот опорного ребра. Поэтому между стальным ребром и торцами балок должен оставаться зазор 10…15 мм.
Ветви кронштейнов выполняют из одиночных уголков или гибкой арматуры для верхнего пояса. Упорные устройства в виде жестких пластин (или уголков) подводят под низ балок и подвешивают на болтах к нижним поясам кронштейнов. Включение кронштейнов в работу производят натяжением болтов упорных пластин, подвеской к концам кронштейнов грузов, гидравлическими или механическими домкратами. Контроль усилия натяжения осуществляют по прогибам кронштейна или по манометру домкрата.
Один из наиболее простых способов усиления изгибаемых монолитных и сборных железобетонных конструкций – установка дополнительной арматуры, которая может иметь горизонтальное или шпренгельное очертание (рис. 10.9).
 |
Рис. 10.9. Усиления балок предварительно напряженной арматурой:
а – линейной; б – шпренгельной; 1…3, 6 – соединительные элементы (2 – усиливаемая балка; 3 – напрягаемая арматура); 4 – натяжное приспособление; 5 – наклонные ветви опорного устройства
Такая дополнительная арматура не имеет сцепления с бетоном. Её предварительное напряжение осуществляется механическим, электротермическим или электромеханическим способом.
При необходимости усиления изгибаемого элемента на локальном уголке (рис. 10.10) скалывают защитный слой бетона в приопорной зоне.
 |
Рис. 10.10. Усиление балки на локальном участке предварительно напряженной арматурой:
1 – усиливаемая балка; 2 – арматура балки; 3 – арматура усиления; 4 – коротыш-прокладка
Здесь напряжения в продольной арматуре незначительны. К выпускам приваривают коротыши, Ø которых несколько превышает толщину защитного слоя. Затем к одному из коротышей приваривают арматуру усиления, производят её электронагрев и, поддерживая требуемую температуру, приваривают свободный конец арматуры ко второму коротышу.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 263.
