Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

вии с [8]. Класс бетона элементов усиления должен быть не ниже фактиче- ской прочности бетона усиливаемой конструкции. Толщина сборного желе- зобетонного элемента с дополнительной арматурой принимается не менее 50 мм. Количество сборных железобетонных элементов, размещенных по ширине сечения усиливаемой конструкции, может быть один и более.

8.3. Расчет прочности

Расчет железобетонных элементов, усиленных установкой дополни- тельной арматуры в растянутой зоне, производится как элементов сплош- ного сечения (при условии обеспечения совместной работы) в соответст-

вии с [8] в предположении, что предельное состояние усиленных конст- рукций наступает одновременно с достижением существующей и допол- нительной арматурой расчетных сопротивлений.

При этом в расчете усиления, как и при поверочных расчетах конст- рукций до усиления, учитываются неисправляемые повреждения и дефек- ты (коррозия или обрывы арматуры, повреждения бетона в сжатой зоне и т.д.), а также возможные ослабления арматуры при сварке уменьшением на 15 % площади поперечного сечения существующей и дополнительной ар- матуры усиливаемых элементов, снижающих их прочность.

Расчет прочности конструкций с усиленной растянутой зоной произ- водится из условий:

где h и y – соответственно высота сечения и расстояние от растянутой

грани до центра тяжести сечения усиливаемой конструкции. Высота сжатой зоны определяется из условий:

Расчетная схема представлена на рис. 8.7.

111

б

а

в

г

Рис. 8.7. Расчетная схема элементов с усиленной растянутой зоной:

а– поперечное сечение элемента; схема усилий в сечении элементов:

б– изгибаемых; в – внецентренно сжатых; г – внецентренно растянутых

При этом должно соблюдаться условие

где dred – приведенная рабочая высота сечения определяется по формуле

если условие (8.6) не выполняется, то необходимо одновременно усиление сжатой зоны конструкции;

– граничная относительная высота сжатой зоны сечения. При определении ξlim в соответствии с [8] напряжения в растянутой арматуре принимаются по арматуре (существующей или дополнительной) с более высоким расчетным сопротивлением.

Расчет прочности сечений элементов с усиленной растянутой зоной, имеющих полку в сжатой зоне, производится в зависимости от положения границы сжатой зоны.

112

Расчет центрально-растянутых элементов, усиленных приваркой до- полнительной арматуры, производится из условия

В случае усиления растянутой зоны конструкций дополнительной арматурой без предварительного напряжения под нагрузкой, превышаю- щей 65 % расчетной, расчет должен производиться по деформационной модели или к расчетному сопротивлению дополнительной арматуры вво- диться понижающий коэффициент γs,ad = 0,9.

При усилении растянутой зоны конструкций дополнительной арма- турой необходимо выполнять проверку прочности зоны среза на действие увеличенной поперечной силы.

8.4. Расчет прочности контактного шва в растянутой зоне

Длина анкеровки (контактного шва) существующей рабочей армату- ры, к которой приваривают дополнительную арматуру, для сечения, в ко- тором они учитываются с полным расчетным сопротивлением, определя- ется по [8] с учетом коэффициента

Расчет прочности контактного шва между элементами усиления и усиливаемой конструкцией (при обеспечении совместной работы приклеи- ванием) производится по сечению, нормальному к продольной оси конст- рукции, из условия

Сдвигающее усилие в контактном шве от внешней нагрузки в месте воздействия изгибающего момента МSd определяется из условия равнове- сия сил в сечении (рис. 8.8)

Предельное сдвигающее усилие, воспринимаемое контактным швом, определяется по формуле

113

контактного шва, принимается равной расстоянию от рассматриваемого нормального сечения до торца, уменьшенному с учетом возможного откло- нения направления развития трещины на величину h (высота поперечного сечения элемента); γan – коэффициент условий работы анкера при сдвиге;

n

f yd , ∑ Aani – расчетное сопротивление растяжению и суммарная площадь

i =1

поперечного сечения анкерных стержней на расчетной длине контактного шва lsh ; λ – коэффициент, определяемый по формуле

Рис. 8.8. Расчетная схема контактного шва

При комбинированной анкеровке дополнительной арматуры (при- клеивание по контакту плюс анкеры) γan = 0,5 . При обеспечении анкеров-

ки дополнительной арматуры только за счет анкеров γan = 1.

Глубина и диаметр шурфа под анкер в усиливаемой конструкции подбирается в зависимости

i =1

где O/ 0 и l0 – диаметр и глубина шурфа под анкер.

114

Вопросы для самоконтроля

1.Приведите примеры обеспечения дальнейшей надежной эксплуатации конст- рукций эксплуатируемых зданий и сооружений путем изменения условий их работы.

2.Каким требованиям должны удовлетворять железобетонные конструкции после усиления?

3.Каким образом устанавливается вероятная схема разрушения железобетон- ных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений?

4.Изложите условную классификацию методов усиления железобетонных кон- струкций эксплуатируемых зданий и сооружений.

5.В каких случаях применяется комбинированное (две и более зоны) усиление эксплуатируемых железобетонных конструкций?

6.Какими методами производится замена конструкций эксплуатируемых зда- ний и сооружений?

7.Какие факторы следует учитывать при выборе метода усиления конструк- ции в конкретных условиях?

8.Каким образом, в общем случае, производится усиление растянутой зоны эксплуатируемых железобетонных конструкций?

9.Как обеспечивается совместная работа дополнительной арматуры с усили- ваемой конструкцией?

10.Какими факторами определяется способ и как осуществляется приварка до- полнительной арматуры к существующей при усилении растянутой зоны эксплуати- руемых железобетонных конструкций?

11.Какая арматура используется в качестве дополнительной рабочей арматуры

сприваркой ее к существующей при усилении растянутой зоны эксплуатируемых же- лезобетонных конструкций?

12.В каких случаях приварка дополнительной арматуры к существующей арма- туре усиливаемой конструкции без предварительного разгружения не допускается?

13.Какими методами осуществляется и как контролируется предварительное напряжение дополнительной арматуры при усилении железобетонных конструкций?

14.В каких пределах устанавливается величина предварительного напряжения дополнительной арматуры?

15.Приведите примеры усиления растянутой зоны железобетонных конструк- ций приклеиванием дополнительной арматуры.

16.Приведите примеры усиления растянутой зоны железобетонных многопус- тотных панелей перекрытия установкой дополнительной арматуры.

17.Каким образом в расчете прочности по нормальному сечению усиленных железобетонных элементов учитываются неисправляемые дефекты и повреждения, а также возможные ослабления арматуры при сварке?

18.Изложите алгоритм расчета прочности по нормальному сечению усиленных в растянутой зоне железобетонных элементов.

19.Как производится проверка прочности контактного шва при усилении рас- тянутой зоны эксплуатируемых железобетонных конструкций?

115

Тема 9. УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ УВЕЛИЧЕНИЕМ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ В СЖАТОЙ ЗОНЕ

9.1. Общие положения

Усиление сжатой зоны железобетонных конструкций производится

увеличением ее поперечного сечения, установкой дополнительной сжатой арматуры, ограничением поперечных деформаций, а также комбинирова-

нием названных методов.

При увеличении поперечного сечения усиливаемой конструкции со- вместная работа старого и нового бетона достигается устройством в ста-

ром бетоне поперечных шпонок, насечки или дополнительными попереч-

ными арматурными стержнями, соединенными с арматурой усиливаемой конструкции.

Совместная работа дополнительной сжатой арматуры с усиливаемой конструкцией обеспечивается приваркой к существующей арматуре или приклеиванием к бетону сжатой зоны. После установки в проектное поло- жение дополнительная арматура обетонируется или покрывается антикор- розионными и огнезащитными составами.

Увеличение поперечного сечения сжатой зоны усиливаемой конст- рукции производится устройством из бетона: наращивания (рис. 9.1), ру-

башек (рис. 9.2) или обойм (рис. 9.3).

Рис. 9.1. Усиление сжатой зоны сборных плит наращиванием: 1 – усиливаемая плита, 2 – шпонки, 3 – бетон наращивания, 4 – арматура наращивания

Наращивание выполняется со стороны одной или двух граней уси- ливаемой конструкции. Применяется для усиления сжатой зоны плитных и балочных конструкций, крайних и угловых колонн зданий.

Железобетонная рубашка устраивается с трех сторон усиливаемой конструкции, когда отсутствует возможность охватить поперечное сечение со всех четырех сторон (крайние колонны, балки монолитного перекрытия, продольные ребра ребристых плит и т.п.). При устройстве рубашек следует обеспечивать анкеровку дополнительной поперечной арматуры со свобод- ным концом путем ее приварки к арматуре усиливаемой конструкции или заанкериванием с помощью продольных стержней.

116

Железобетонные обоймы охватывают поперечное сечение усили- ваемой конструкции со всех четырех сторон и рекомендуются для конст- рукций с малыми эксцентриситетами приложения сжимающих сил.

При увеличении поперечного сечения сжатой зоны минимальный процент продольного армирования рубашек или обойм составляет ρmin = 0,05% . Поперечная арматура принимается диаметром не менее

6 мм и устанавливается с шагом

15Æ s £ 3t

500мм,

где Æ и t – соответственно диаметр продольной арматуры и толщина обоймы (рубашки).

В местах возможной концентрации напряжений, а также по концам усиливаемой конструкции на длине lsh (см. далее формулу (9.1)) шаг хо- мутов уменьшается вдвое.

Толщина наращивания, рубашек и обойм определяется расчетом и принимается с учетом условий укладки и уплотнения бетонной смеси. Ми- нимальная толщина составляет:

при укладке бетона вибрированием (крупность заполнителей не бо- лее 20 мм):

−для колонн – 80 мм,

−для боковых стенок балок – 60 мм,

−для плит перекрытий: сверху – 35 мм, снизу – 60 мм;

при укладке бетона торкретированием:

−для колонн – 50 мм,

−для боковых стенок балок – 30 мм,

−для плит перекрытий снизу – 35 мм при крупности заполнителя не более 10 мм.

Класс бетона обойм, рубашек и наращивания рекомендуется прини-

мать не ниже класса бетона усиливаемой конструкции и не ниже класса бетона в соответствии с [8] в зависимости от условий эксплуатации и ха- рактеристики окружающей среды.

Для усиления поврежденного участка устраивается местная желе-

зобетонная обойма или рубашка (рис. 9.4), которая должна выходить за пределы поврежденного участка на длину

15t

³ l

lsh 2bdh (9.1)400мм,

где t – толщина обоймы рубашки; lbd – расчетная длина анкеровки арма- туры обоймы или рубашки; h – больший размер поперечного сечения уси- ливаемой конструкции.

118

Рис. 9.5. Усиление сжатой зоны конструкций наращиванием с установкой дополнительной арматуры: а – крайней колонны; б – сборного ригеля;

1 – усиливаемая конструкция, 2 – бетон наращивания, 3 – дополнительная арматура, 4 – скобы, 5 – оголенная арматура, 6 – легкий бетон, 7 – наружная стена

При обеспечении совместной работы дополнительной сжатой арма- туры с усиливаемой конструкцией приклеиванием с помощью полимеррас- творов (рис. 9.6) работы производятся аналогично приклеиванию дополни- тельной арматуры в растянутой зоне с установкой по концам анкеров.

Усиление сжатых конструкций путем ограничения поперечных де-

формаций при xeff ³ xlim × d производят установкой дополнительной кос-

венной спиральной или кольцевой арматуры, которую эффективно предва- рительно напрягать. Усиление косвенной арматурой при xeff < xlim × d ма-

лоэффективно.

Шаг навивки спиралей или шаг колец – не более 1/5 диаметра сече- ния элемента и не более 100 мм. Спирали и кольца должны охватывать всю рабочую продольную арматуру.

С целью повышения эффективности работы и уменьшения потерь предварительного напряжения при натяжении перед выполнением спи- ральной обмотки или монтажом кольцевой арматуры сжатых конструкций

120