Усиление балок с наклонными трещинами

Наклонные трещины в балках образуются по разным причинам: от проскальзывания рабочей продольной арматуры в зоне заанкеривания, слабого армирования поперечными стержнями, низкой марки бетона, недостаточных размеров поперечного сечения балки, пере­грузки. В зависимости от причины образования трещин принимают­ся и способы усиления балок: предварительно напряженные хомуты (табл.3,6, п.1 и 2); разгружающие кронштейны (табл.3.6, п.З), ко­торые могут применяться как отдельно, так и в сочетании с затяж­ками и промежуточными опорами.

Усиление предварительно напряженными хомутами производит­ся в следующей последовательности:

- заготавливаются детали усиления;

- разгружается перекрытие в зоне усиления балки;

- монтируется конструкция усиления;

- натягиваются последовательно с помощью гаек хомуты (поз.1) и привариваются к уголкам (поз.4). Натяжение хомутов струбцина­ми (поэ.2, табл.3.6) производится после приварки хомутов;

- наносится на все металлические детали конструкции усиления антикоррозийное покрытие.

 

Способы усиления

-усиление хомутами:

1- стержни (хомуты);

2- двутавр №10..14;

3-пластина b=40...60, δ=4..6;

4- уголок 50…100

-усиление хомутами

1- стержни (хомуты);

2- струбцина;

3- пластина b=40...60, δ=4..6;

4- уголок 50…100.

-усиление двухконсольной балкой (крон штейном):

1- балка усиления;

2- поперечная балка;

3- связующий стержень

 

: Усиление колонн

Для усиления ствола железобетонной колонны существует большой арсенал методов, среди которых наибольшее распространение получили следующие: железобетонные обоймы: одностороннее и двухстороннее наращивание сечения; металлические обоймы ненапряженные и с предварительным напряжением хомутов; предвари­тельно напряженные металлические распорки.

Усиление железобетонной обоймой (рис.3.8, а) считается наибо­лее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны.

Обойма состоит из продольной арматуры, замкнутых хомутов, бетонного слоя, охватывающего сечение колонны.

Перед усилением поверхность колонны подготавливается сле­дующим образом: удаляется штукатурный слой; зубилом делается насечка в бетоне на глубине 3-6 мм; промывается за час до бетонирования поверхность старого бетона чистой водой.

Железобетонная обойма обычно имеет толщину 6-12 см. Сечение и количество продольной арматуры определяется расчетом при условии обеспечения совместной работы обоймы с колонной. По­перечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом 5, удовлетворяющим требованиям:

15d≥S≥38; S≤200 мм,

где вдиаметр продольной арматуры; 6- толщина обоймы.

Усиление колонн односторонним наращиванием сечения (рис.3.8,б) обычно применяется во внецентренно сжатых колоннах для уменьшения начального эксцентриситета приложения внешней нагрузки и увеличения прочности колонн. Важным условием надеж­ности усиления является обеспечение совместной работы нового бе­тона со старым. Для этого предусматриваются те же мероприятия, что и при усилении железобетонными обоймами, и, кроме того, но­вая продольная арматура соединяется на сварке со старой с по­мощью стальных коротышей Ø10-30 мм, устанавливаемых с шагом 500-800 мм. В связи с большой трудоемкостью усиления односто­роннее наращивание применяется редко.

Усиление колонн стальной обоймой (рис.3.8,в), довольно прос­тое в исполнении, незначительно увеличивает размер поперечного сечения и позволяет использовать колонну в эксплуатационном ре­жиме сразу же после ее усиления Продольные элементы обоймы из уголковой стали устанавливаются на цементно-песчаном растворе и прижимаются к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам привариваются поперечные планки, устанавливаемые по длине ко­лонны с шагом 400-600 мм.

В предварительно напряженных обоймах поперечные планки нагреваются до температуры 100-120^вС, а затем уже привариваются к продольным элементам. При остывании планки укорачиваются и создают эффект преднапряжения.

Усиление колонн стальными распорками (рис.3.8,г) является достаточно эффективным средством увеличения их несущей спо­собности, которая повышается пропорционально площади попереч­ного сечения распорок.

Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), связанных между собой соединительными планками.

Вверху и внизу каждой распорки крепятся опорные уголки, через которые усилие распора передается на консоли. Как видно из рис.3.8,г, распорки с перегибом устанавливаются в середине их высоты. Для создания предварительного напряжения сжатия рас­порки с помощью натяжных болтов выпрямляются, принимая вер­тикальное положение. При этом распорки надежно включаются в совместную работу с колонной, частично разгружая ее. Величина сжимающих напряжений в распорках в период их включения в работу по данным достигает 60-80 МПа.

Усиление колонн предварительно напряженными распорками целесообразно при длине распорок не более 5 м, когда не требуется большого расхода металла для обеспечения их устойчивости.

 

а) б)

 

 

 

Рис.3.8. Способы усиления колонн:а - железобетонная обойма; б - одностороннее наращивание;

в - металлическая обойма; г - металлические распорки

Выбор метода усиления консоли колонны, как правило, зависит от ее формы и характера действующих усилий. Так, при больших изгибающих моментах эффективной оказывается горизонтальная затяжка (табл.3.7, п.1) из тяжей, натягиваемых гайками до напря­жений 60-90 МПа. При больших значениях поперечной силы и сжи­мающих напряжений в наклонной сжатой полосе целесообразно усиление преднапряженной наклонной затяжкой (табл.3.7, п.2) или металлическим столиком (табл.3.7, п.З), приваренным к продоль­ной арматуре колонны.

Площадь сечения ветвей горизонтальной затяжки определяется по формуле

A_s13=1,25(М₁-М)/R_sn*h₀₁*0.9,

где М₁, М - соответственно изгибающие моменты, воспринимаемые консолью после и до усиления;

h₀₁ -полезная высота сечения консоли, усиленной затяжкой.

 

Усиление стропильных ферм

Усиление стропильных ферм в практике эксплуатации зданий встречается довольно часто. Причины усиления разнообразны. Это могут быть: дефекты изготовления (смещение арматурных кар­касов, недостаточное предварительное напряжение нижнего пояса); дефекты из-за неправильной перевозки и монтажа; перегрузка фер­мы. В каждом конкретном случае оценивается степень повреждения элементов фермы и выбираются способы их усиления.

Рассмотрим некоторые из них.

Нижний пояс фермы часто усиливается горизонтальной предва­рительно напряженной стержневой затяжкой из арматуры классов АII, AIII, диаметр 18-32 мм. Усилие натяжения затяжки обеспечивается торцевыми гайками и стягивающими струбцинами (рис.3.10,а). Так как расстояние между парными тяжами затяжки небольшое, то для обеспечения требуемого натяжения ставятся промежуточные сталь­ные распорки из уголка или швеллера с интервалом 3 м. При натя­жении важно производить одновременное стягивание тяжей затяжек с обеих сторон, чтобы не допустить искривления нижнего пояса фермы. Ввиду того, что ферма чаще всего усиливается в полностью нагруженном состоянии, необходимо создавать высокое напряжение в затяжке порядка (0,6-0,8) Rsn.

Верхний пояс фермы, а также сжатые элементы решетки можно усиливать стальной обоймой или распорками, ранее рассмотрен­ными на рис.3.8.

Опорные узлы фермы, имеющие наклонные трещины, усили­ваются напряженными хомутами, состоящими из уголков, горизон­тальных пластин и стержневой арматуры. Напряжение в стержнях создается натяжными гайками с последующей приваркой стержней к уголкам обвязки (рис.3.10,6). Аналогичным образом усиливаются промежуточные узлы фермы (рис.3.10, в).

После окончания натяжения хомутов и горизонтальных затяжек гайки привариваются к стержням (см.рис.3.10,а,б) или срезаются (см.рис.3.10, в).

Усиленные сжатые элементы фермы проверяются расчетом на прочность, а растянутые - на прочность и трещиностойкость

 

Рис.3.10. Усиление элементов стропильной фермы:а - нижнего пояса; б - опорного узла; в - промежуточного узла;

1 - горизонтальная затяжка; 2 - напрягаемые хомуты; 3 - балка (швеллер) для натяжения хомутов; 4 - стягивающая струбцина; 5 - промежуточная распорка