Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

по граням или углам устанавливают дополнительные бетонные (рис. 9.7, а) или стальные (рис. 9.7, б) элементы с криволинейной поверхностью. После монтажа арматуры производят натяжение спиральной арматуры с помо- щью домкрата, а кольцевой – с помощью натяжных болтов. Для уменьше- ния силы трения при натяжении поверхность покрывают смазкой.

Рис. 9.6. Усиление сжатой зоны конструкции приклеиванием: а – сборных железобетонных элементов; б – дополнительной листовой арматуры; 1 – усиливаемая конструкция, 2 – сборный железобетонный элемент с продольной рабочей арматурой, 3 – листовая арматура, 4 – полимерраствор, 5 – монолитный бетон зачеканки

При заполнении дополнительных стальных элементов с криволиней- ной поверхностью бетоном на напрягающем цементе и его твердении соз- дается плотный контакт с усиливаемой конструкцией.

В случае полной разгрузки усиливаемой конструкции на момент устройства усиления спирали (кольца) могут быть выполнены без предва- рительного напряжения. Для устройства спиральной обмотки оголяют продольную арматуру по углам усиливаемой конструкции, затем по ок- ружности обмотки устанавливают дополнительную продольную арматуру. После навивки спиральной арматуры устанавливают опалубку и обетони- руют усиливаемую конструкцию (рис. 9.7, в).

121

Рис. 9.7. Усиление сжатых элементов установкой косвенной арматуры:

9.2. Расчет прочности

Расчет железобетонных конструкций, усиленных увеличением попе- речного сечения сжатой зоны и установкой дополнительной сжатой арма- туры производится в предположении совместной работы дополнительно- го бетона и арматуры с усиливаемой конструкцией и возможной схемой разрушения элемента после усиления по растянутой зоне.

122

В этом случае расчет прочности усиленных конструкций прямо- угольного поперечного сечения производят по следующим формулам:

а) для наращивания, если соблюдается условие

где e – расстояние от продольной силы до центра тяжести растянутой арматуры.

При этом высота сжатой зоны определяется из условия

если условие (9.2) не соблюдается, расчет производится с учетом различ- ных классов бетона в расчетном сечении (рис. 9.8, б)

(b + bad ), выполненного из одного класса бетона (рис. 9.9, а).

123

а

s1

б

s1

Рис. 9.8. Схемы усилий и эпюры напряжений в нормальном сечении усиленного

различных классов бетона (рис. 9.9, б)

124

При выполнении усиления сжатой зоны конструкции под нагрузкой, превышающей 65 % расчетной, расчет производится по деформационной модели или к расчетному сопротивлению дополнительной арматуры и бе- тона вводятся понижающие коэффициенты γs,ad = 0,9 и γc,ad = 0,9.

Расчет прочности сжатых элементов, усиленных спиральной или кольцевой поперечной арматурой в общем случае производится из условия (9.10), вводя в расчет лишь часть площади бетонного сечения Aeff, ограниченную осью спирали, подставляя в расчетные формулы вместо fcd приведенную призменную прочность бетона fcd,red.

Значение fcd , red определяется по формуле

усиливаемой конструкции и бетона усиления внутри площади, ограничен- ной осью спирали; μcir – коэффициент косвенного армирования:

ния продольной силы (без учета влияния прогиба).

Косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что прочность усиленной конструкции, определенная с учетом fcd , red и пло-

щади поперечного сечения Aeff , ограниченной осью спиральной или коль-

цевой арматуры, превышает его прочность, определенную по полному се-

Расчет прочности контактного шва между дополнительными бето- ном (арматурой) сжатой зоны и усиливаемой конструкцией производится из условия

126

Сдвигающее усилие в шве от внешней нагрузки со стороны свобод- ной опоры определяется из условия равновесия сил в сечении, нормаль- ном к продольной оси конструкции. Предельное значение сдвигающего усилия TSd в месте наибольшего изгибающего момента (рис. 9.10) опреде- ляется по формуле

где Ac,ad , As2,ad – соответственно площадь поперечного сечения сжатой зоны бетона и сжатой арматуры наращивания.

Рис. 9.10. Схема для определения усилий и расчетной длины контактного шва

Длина поверхности сдвига lsh принимается равной расстоянию от торца усиливаемой конструкции до рассматриваемого нормального сече- ния. Для сжатых конструкций, усиленных железобетонной обоймой или рубашкой с передачей нагрузки только на усиливаемую конструкцию (на- пример, местная обойма), длина поверхности сдвига определяется рас- стоянием от начала поврежденного участка до конца обоймы.

Предельное сдвигающее усилие, воспринимаемое контактным швом, определяется по формуле

где fsh,d – среднее по длине участка суммарное расчетное сопротивле-

ние сдвигу контактного шва; bsh – расчетная ширина поверхности сдвига.

127

В общем случае среднее суммарное расчетное сопротивление сдвигу контактного шва принимается равным

зацепления и обжатия бетона; fs, sh – сопротивление шва сдвигу за счет ра-

боты на срез дополнительной поперечной арматуры, пересекающей шов; fn, sh – сопротивление шва сдвигу за счет работы поперечных шпонок.

При учете в расчетах работы поперечных шпонок сопротивление шва сдвигу fc, sh не учитывается.

При учете совместной работы шпонок и дополнительной поперечной ар- матуры расчетное сопротивление контактного шва сдвигу принимается равным

щейся нагрузки, равен: γc1 = 0,65 при коэффициенте асимметрии цикла на-

гружений ρ = 0,3 и γc = 0,75 при ρ = 0,6 , (применение плоского гладкого неармированного контакта при действии многократно повторяющейся на- грузки не допускается); γc, sh1 – коэффициент, учитывающий влияние со-

стояния поверхности контактного шва, принимается в интервале 0,3…0,8;

При расчете прочности контактных швов у неразрезных опор принимается

σc,m = 0 .

128

Сопротивление шва сдвигу fs, sh за счет работы поперечной армату-

ры определяется по формуле

речного армирования; Sad – шаг дополнительных поперечных стержней.

Сопротивление шва сдвигу за счет работы поперечных бетонных шпонок определяется как меньшее значение из условий среза и смятия:

сопряжения усиливаемой конструкции и бетона наращивания. Для сжатых конструкций, усиленных обоймой или рубашкой с передачей нагрузки только на конструкцию, bsh принимается равной сумме сторон поперечно-

го сечения усиливаемой конструкции, сопряженных с бетоном усиления.

Вопросы для самоконтроля

1.Каким образом, в общем случае, производится усиление сжатой зоны экс- плуатируемых железобетонных конструкций?

2.Как обеспечивается совместная работа дополнительного бетона и арматуры с усиливаемой конструкцией при усилении ее сжатой зоны?

3.Какими методами производится увеличение поперечного сечения сжатой зо- ны железобетонных конструкций?

4.Назовите конструктивные требования при увеличении поперечного сечения сжатой зоны железобетонных конструкций путем наращивания, рубашек или обойм.

5.Какие конструктивные требования необходимо выполнять при усилении по- врежденного участка сжатой железобетонной конструкции местной железобетонной обоймой?

6.Приведите примеры усиления со стороны сжатой зоны железобетонных па- нелей перекрытия.

7.В каких случаях и как производится усиление сжатых железобетонных кон- струкций путем ограничения поперечных деформаций?

129

8.Изложите алгоритм расчета прочности по нормальному сечению усиленных

всжатой зоне изгибаемых железобетонных элементов.

9.Как производится проверка прочности усиленных центрально-сжатых желе- зобетонных элементов?

10.В чем заключается особенность поверочного расчета прочности по нормально- му сечению железобетонных элементов, усиленных спиральной или кольцевой арматурой?

11.Как производится проверка прочности контактного шва при усилении сжа- той зоны эксплуатируемых железобетонных конструкций?

Тема 10. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, УСИЛЕННЫХ УВЕЛИЧЕНИЕМ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ, НА ОСНОВЕ ДЕФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

10.1. Общие положения

Расчет прочности и параметров напряженно-деформированного со- стояния на любом этапе деформирования железобетонных элементов, уси- ленных увеличением поперечного сечения с обеспечением совместной ра- боты дополнительного бетона и арматуры с усиливаемым элементом по всей длине контакта, производится на основе деформационной модели. Деформационная модель расчета позволяет в полной мере учитывать осо-

бенность работы усиленных под нагрузкой железобетонных элементов,

которые после усиления превращаются в многокомпонентную конструк- цию, состоящую из основной части, находящейся в определенном напря- женно-деформированном состоянии, и дополнительной части – в первона- чальном состоянии.

Для расчета усиленных железобетонных элементов принимаются те же гипотезы, что и при выполнении поверочных расчетов эксплуатируе- мых железобетонных конструкций (см. тему 4). Аналогично сечению ос- новной части элемента, поперечное сечение дополнительной части разби- вается на элементарные площадки или при плоской задаче – на элементар- ные слои. Гипотеза плоских сечений для относительных деформаций всего сечения усиленного под нагрузкой железобетонного элемента, состоящего из основной и дополнительной части, не выполняется, поскольку при уси- лении в основной части сечения уже имеются относительные деформации от воздействия нагрузки. Учитывая совместную работу основной и допол- нительной частей сечения после усиления, принимается гипотеза плоских сечений отдельно для относительных деформаций дополнительной части и для приращений относительных деформаций основной части конструкции после усиления. Тогда относительные деформации элементарного слоя ос- новной части сечения элемента представляются как сумма относительных деформаций до усиления и относительных деформаций после усиления.

130