Увеличение несущей способности увеличением сечений

без изменения конструктивной схемы

Широко применяются способы усиления железобетонных элементов путем увеличения их поперечного сечения (рис. 5.3). Такое усиление возможно при наличии надежной связи нового бетона или элементов наращивания (стальных листов, углепластиковых холстов, ламелей) со старым бетоном по поверхности их соприкасания.

Увеличение поперечного сечения железобетонных элементов осуществляется односторонним или двусторонним наращиванием, устройством обойм, рубашек.

Наращивание

Увеличение несущей способности методом наращивания могут производиться следующими способами:

- с установкой дополнительных арматурных стержней, которые непосредственно привариваются к основной арматуре (рис. 16,а) шпоночными швами через 50 - 100 см или с помощью прокладок в виде коротышей из круглой стали длиной 10 - 20 см;

- путем приварки к существующей продольной арматуре наклонных стержней или пластинок (рис. 16,б).

- увеличением рабочей высоты сечения элемента путем наращивания бетона сжатой зоны.

Рис. 16. Установка дополнительной арматуры в растянутой зоне
а) крепление дополнительной арматуры с помощью коротышей; б) с помощью наклонных хомутов;
1 - усиливаемая конструкция; 2 - арматура усиливаемой конструкции; 3 - дополнительная рабочая арматура; 4 - коротыши; 5 - наклонные стержни (коротыши); 6 - поперечные стержни

Способ усиления с установкой дополнительной арматуры, приваренной непосредственно к основной (в том числе и через коротыши) позволяет увеличить, главным образом, количество растянутой арматуры и в меньшей мере высоту сечения (на 2-8 см).

При усилении сечения путем установки дополнительной арматуры, которая приваривается с помощью отогнутых стержней, достигается существенное увеличение несущей способности сечения как за счет увеличения количества растянутой арматуры, так и за счет увеличения рабочей высоты сечения. Однако данный способ более трудоемок при производстве работ за счет необходимости установки опалубки, укладки и уплотнения бетона.

При наращивании сечения со стороны сжатой зоны необходимо обеспечить совместную работу старого и вновь уложенного бетона. Для этого производят обработку поверхности бетона с целью придания ему необходимой шероховатости в виде насечки с помощью перфоратора или зубила. Перед бетонированием поверхность бетона очищают от пыли и тщательно промывают водой.

Набетонка армируется металлической сеткой из стержней диаметром 4-8 мм.

Наращивание сечения можно проводить установкой внешней листовой арма­туры на полимеррастворе (рис. 5.3, в). В этом способе необходимо предварительно подготовить нижнюю поверхность конструкции, просверлить гнезда под анкерные свя­зи (поз. 7) и закрепить связями на полимеррастворе стальной лист (поз. 6). После этого выполнить антикоррозионное покрытие стали.

Кроме стальных элементов для усиления железобетонных изгибаемых конст­рукций способом наращивания рекомендуется применять наклейку на растянутую зону углепластиковых холстов или ламелей (полос) (рис. 5.3, г). Основные преимущества данного способа заключаются в следующем: очень высокая прочность на растяжение холстов и ламелей; высокий модуль упругости и усталостная прочность; устойчивость к воздействию щелочей и отсутствие коррозии, очень малая толщина (1...2 мм), плот­ность материала в пять раз ниже плотности стали. Перед наклеиванием необходимо подготовить поверхность, на которую производится наклейка. Поверхность подверга­ется пескоструйной обработке или шлифованию для удаления загрязнений, масляных пятен, цементного молочка и слабых фрагментов основания. Поверхность должна быть выровнена специальными составами, поры и трещины заделаны.

Обойма (рис. 5.3, д, е, ж, и) представляет собой конструктивное решение, ко­гда усиливаемый элемент (колонна, балка) охватывается с четырех сторон железобето­ном с установкой продольной рабочей (поз. 11, 15) и поперечной (хомутов) арматуры (поз. 12, 13). При усилении элементов железобетонных конструкций обоймами попе­речное армирование обойм следует конструировать, как правило, замкнутым. При вы­полнении обоймы из углепластиковых холстов (рис. 5.3, и) необходимо тщательно под­готовить поверхность бетона, срезать и выровнять углы под радиус 10 мм.

Конструктивное решение, известное как рубашка, представляет собой незамкнутую с одной стороны обетонку. Рубашки рекомендуется применять в тех же случаях, что и обоймы, когда по каким-либо причинам не имеется возможности охватить усиливаемый элемент со всех четырех сторон, например колонна, примыкающая одной стороной к стене

Увеличение несущей способности с изменением первоначальной конструктивной схемы Увеличение первоначальной несущей способности может зависеть от рацио­нального изменения конструктивной схемы, которое может касаться самой статической схемы или ее напряженно-деформированного состояния.

Применяемые способы усиления элементов сооружений путем изменения их конструктивной схемы заключаются в устройстве:

-дополнительных жестких или упругих опор (см. рис. 5.2, а, в, г);

-регулировочных приспособлений на опорах (см. рис. 5.2, е, 5.4, а);

-регулировочно-разгрузочных натяжных и распорных конструкций (рис. 5.4, б...е).

Дополнительные опоры, выполняемые в виде отдельных стоек (см.рис. 5.2, а), жестких портальных рам (см. рис. 5.2, в), подкосов (см. рис. 5.2, г), изменяют первона­чальную статическую схему конструкции, являясь одновременно разгружающими кон­струкциями. Устройство таких конструкций является довольно простым, но имеет су­щественный недостаток: уменьшается свободное пространство помещения.

Эффективным средством усиления изгибаемых элементов являются разгру­жающие преднапряженные двухконсольные кронштейны (см. рис. 5.2, е), которые ус­танавливаются на промежуточные опоры. Высота кронштейнов равна высоте усили­ваемой конструкции на опоре, а их длина принимается равной 1/4... 1/6 их пролета. Конструкция кронштейнов включает (см.рис. 5.2, е): опорную стойку (поз. 16), ветви кронштейна (поз. 15), выполняемые из уголков или гибкой арматуры, устройство для натяжения (поз. 17) и объединительные связи (поз. 18). Включение кронштейнов в ра­боту производится натяжением болтов (поз. 17) или домкратами. На промежуточных опорах многопролетных разрезных изгибаемых элементов возможно создание неразрезности (рис. 5.4, а), которая осуществляется приваркой дополнительной арматуры (поз. 4) к оголенной арматуре усиляемых элементов (поз. 3) и установкой расклини­вающих стальных пластин (поз. 5) в шов между элементами. Данный способ необхо­димо осуществлять при максимальной разгрузке усиляемой конструкции.

Дополнительные предварительно напряженные стальные профильные эле­менты или арматура могут быть (рис. 5.4, б...г):

в виде прямолинейных стержней, привариваемых к продольной арматуре усиливаемого ненапряженного элемента (рис. 5.4, б, г); в виде шпренгельной системы (рис. 5.4, в); в виде шарнирно-стержневой цепи (рис. 5.4, д).

При устройстве преднапряженных затяжек (горизонтальных, шпренгельных или комбинированных) усиливаемые элементы изменяют свою первоначальную конструк­тивную схему. Благодаря этому обычные изгибаемые элементы становятся внецен- гренно сжатыми. На их опорах создаются дополнительные изгибающие моменты, ко­торые влияют на первоначальные пролетные моменты.

Для включения элементов усиления в совместную работу с усиляемыми конструк-циями применяется предварительное напряжение элементов усиления, которое осу­ществляется механическим (стяжной хомут поз. 15, гайка поз. 19) или электро­механическим способами. Основными элементами усиления в этих способах являются ржи (рис. 5.4, поз. 6, 7, 12, 16), выполняемые из двух арматурных стержней диаметром до 36 мм из сталей класса А-240...А-600(А1 ...А-1У) или из прокатных профилей уголкового или швеллерного типа. Концы тяжей, соединяясь на опорах с усиливаемой конструк­цией при помощи сварки (рис. 5.4, г) или специальных опорных устройств (рис. 5.4, б, в), передают им свои реактивные усилия, создавая сжатие в усиляемых элементах, тогда как сами тяжи всегда растянуты.

При усилении конструкций шарнирно-стержневой цепью (рис. 5.4, д) усиляемой конструкции сообщается антинагрузка в виде ряда сосредоточенных сил. Усили­ваемая конструкция превращается в комбинированную статически неопределимую систему и воспринимает нагрузку, прикладываемую после усиления. Этот способ можно рекомендовать для конструкций, загруженных почти полной нагрузкой, но имею­щих различные дефекты.

Преднапряжение создается подвеской к среднему узлу тарированного груза, с последующей фиксацией положения узла при помощи гаек или прокладок.

Предварительно напряженные металлические распорки (см. рис. 5.4, е) при­меняются для усиления сжатых элементов (колонн, стоек) и представляют собой кон­струкции из стальных уголков, расположенных вдоль граней по углам (поз. 24), соеди­ненных между собой по периметру приваренными после создания в них предваритель­ного напряжения стальными планками (поз. 26) из листового металла. При усилении металлическими обоймами последние рассчитывают как самостоятельные конструк­ции, а их гибкость принимают в зависимости от расположения креплений к усиливае­мой железобетонной конструкции.

Конструктивная система представляет собой взаимосвязанную совокупность вертикальных и горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. СТЕНОВАЯ, КАРКАСНАЯ, ОБЪЕМНО-БЛОЧНАЯ, СТВОЛЬНАЯ, ОБОЛОЧКОВАЯ.