Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

личии) или под углом 45° (при отсутствии наклонных трещин) с необходи- мой длиной анкеровки в обе стороны от трещин, определяемой по формуле

где f ywd ,ad и Asw, ad – расчетное сопротивление и площадь поперечного сечения вклеиваемой арматуры; fcd , sh – расчетное сопротивление срезу бетона усиливаемой конструкции; b′ , h′ – ширина и глубина паза.

Рис. 11.2. Усиление зоны среза конструкций увеличением поперечного сечения:

а– рубашкой при прямоугольном сечении; б – рубашкой при тавровом сечении;

в– обоймой, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – монолитный бетон, 3 – дополнительная поперечная арматура, 4 – насечка поверхности, 5 – анкерная пластина

Дополнительная поперечная стержневая арматура, закрепленная по концам приваркой к существующей арматуре или с помощью анкеров, при усилении может выполняться с предварительным напряжением. Предвари- тельное напряжение создают приданием уклона поперечным стержням пу- тем их стягивания попарно с помощью стяжных болтов или завинчиванием гаек на концах поперечных стержней при их нагревании. После выполнения предварительного напряжения гайки на болтах заваривают. Для исключения закручивания усиливаемой конструкции напряжение в поперечных стерж- нях должно создаваться одновременно с обеих сторон конструкции. Вели- чина предварительного напряжения дополнительной поперечной арматуры принимается равной 70...100 МПа.

Для закрепления дополнительной поперечной арматуры на усиливае- мых конструкциях в зоне среза со стороны верхней и нижней граней уста-

141

навливают анкерные устройства в виде уголков или швеллеров (рис. 11.3, а). При усилении конструкций таврового сечения крепежные уголки устанав- ливают под полкой и заанкеривают болтами, пропускаемыми через отвер- стия в полке (рис. 11.3, б).

Установка дополнительной поперечной арматуры, наклонной к про- дольной оси элемента и закрепленной по концам, выполняется в специаль- но пробитые на боковых поверхностях борозды, которые затем заделыва- ют полимерраствором (рис. 11.3, в).

бб

вв

Рис. 11.3. Усиление зоны среза конструкций установкой дополнительной поперечной

Площадь поперечного сечения дополнительной поперечной армату- ры и толщина наращивания определяется расчетом.

142

11.2. Расчет прочности

Расчет прочности железобетонных конструкций с усиленной зоной среза на действие поперечных сил производится с учетом совместной рабо- ты элементов усиления с усиливаемой конструкцией и коэффициентов усло-

вий работы дополнительного бетона и поперечной арматуры (γc,ad , γsw,ad ) .

Коэффициенты условий работы бетона наращивания и дополнитель- ной поперечной арматуры в зоне среза принимаются равными:

− при отсутствии в момент усиления наклонных трещин в зоне среза

γc,ad = 1, γsw,ad = 1;

−при наличии в момент усиления наклонных трещин в зоне среза и усилении дополнительной поперечной арматуры с предварительным на- пряжением

γc,ad = 0,9 , γsw,ad = 0,9 ;

−при наличии в момент усиления наклонных трещин в зоне среза и усилении дополнительной поперечной арматурой без предварительного напряжения

где ηw1 – коэффициент, учитывающий влияние хомутов, нормальных к

Asw, ad , sad – соответственно площадь поперечного сечения и шаг допол-

β4 = 0,01 (здесь fcd , ad в МПа);

143

fcd , fcd , ad – соответственно расчетное сопротивление сжатию бетона кон-

струкции и бетона наращивания.

Расчет усиленных железобетонных конструкций на действие попе- речной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине произво- дится (рис. 11.4) из условия

где Vcd – поперечное усилие, воспринимаемое бетоном усиленной кон- струкции

sad – шаг дополнительной поперечной арматуры, принимается: при высоте сечения конструкции с учетом наращивания, равной или менее 450 мм – не более 0,5(h + had′ ) и не более 150 мм; при высоте сечения конструкции с

учетом наращивания более 450 мм - не более 1 (h + h′ ) и не более 500 мм;

3

ad

Vs,inc – поперечное усилие, воспринимаемое дополнительной наклон-

ной поперечной арматурой, пересекающей опасную наклонную трещину

144

Θ – угол наклона дополнительной поперечной арматуры к продольной оси конструкции; As,inc, ad – площадь сечения дополнительной наклонной по-

перечной арматуры, пересекающей опасную наклонную трещину.

Рис. 11.4. Схема усилий в наклонном сечении усиленной конструкции

Длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось конструкции принимается из минимума выражения (Vcd + Vsw + Vs,inc ) , где

в выражение для Vcd вместо linc подставляется linc,cr , при этом значение

145

При действии на усиливаемую конструкцию сосредоточенных сил значения linc принимаются равными расстояниям от опоры до точек при- ложения этих сил.

При действии на усиливаемую конструкцию равномерно распреде- ленной нагрузки ν значение linc,cr для расчета Vsw принимается равным

где Vmax – поперечная сила в опорном сечении усиливаемой конструкции. Если перед усилением конструкции выявлены наклонные трещины в зоне среза, то длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось linc,cr принимается равной фактической длине проекции магистральной

наклонной трещины, если она меньше ее расчетного значения. Расстояние между поперечными стержнями усиливаемой конструк-

ции и дополнительными поперечными стержнями, а также между концом предыдущего и началом последующего наклонного дополнительного стержня по длине зоны среза не должно превышать величины

146

11.3. Усиление коротких консолей

Усиление коротких консолей колонн, работающих преимущественно на срез, производится увеличением их поперечного сечения путем нара-

щивания, а также установкой дополнительной горизонтальной или на- клонной предварительно напряженной арматуры.

Наращивание консолей (рис. 11.5, а) производится, как правило, снизу с установкой дополнительной замкнутой поперечной арматуры диа- метром не менее 6 мм. Класс бетона наращивания принимается не менее чем класс бетона усиливаемой консоли. Поперечная арматура наращива- ния соединяется с оголенной арматурой колонны. Шаг дополнительной поперечной арматуры должен быть не более четверти вылета консоли и не более 150 мм. Минимальный процент поперечного армирования принима- ется не менее 1 %. Необходимая высота наращивания определяется расче- том и должна составлять не менее длины вылета консоли.

При необходимости одновременного усиления консоли и сжатой зо- ны части колонн ниже консоли применяется наращивание на всю высоту подконсольной части колонны (рис. 11.5, б).

Рис. 11.5. Усиление коротких консолей колонн: а – наращиванием; б – наращиванием по длине подконсольной части: 1 – усиливаемая консоль,

2 – бетон наращивания, 3 – замкнутая арматура, 4 – наклонная поперечная арматура, 5 – скобы, 6 – оголенная арматура колонны, 7 – насечка

147

Дополнительную наклонную или горизонтальную поперечную арма- туру устанавливают по боковым граням консолей и закрепляют по концам с помощью металлических крепежных элементов (рис. 11.6). Предвари- тельное напряжение создают путем взаимного стягивания посредством стяжных болтов или завинчиванием гаек по концам в сочетании с нагрева- нием дополнительной арматуры. Необходимая площадь поперечного сече- ния дополнительной поперечной арматуры определяется расчетом.

Рис. 11.6. Усиление коротких консолей колонн установкой дополнительной предварительно напряженной поперечной арматуры: а, в – наклонной; б – горизонтальной, 1 – усиливаемая консоль, 2 – наклонная арматура, 3 – горизонтальная арматура,

4 – уголок-накладка, 5 – упор, 6 – уголок, 7 – стяжной болт, 8 – гайка

11.4. Усиление при кручении

Усиление конструкций при кручении производится увеличением их поперечного сечения путем устройства железобетонных обойм с дополни- тельной продольной и поперечной арматурой с обеспечением совместной работы с бетоном конструкций (рис. 11.7, а). Совместная работа бетона обойм с бетоном усиливаемой конструкции обеспечивается устройством

шпонок и насечки, а также посредством поперечных связей в виде скоб, со-

единяющих дополнительную арматуру усиления с существующей армату- рой усиливаемой конструкции.

Вязаные поперечные хомуты должны быть замкнутыми с надежной анкеровкой по концам. Сварные поперечные стержни должны быть приваре- ны к угловым продольным стержням, образуя замкнутый контур. Класс бе- тона обойм принимается не ниже класса бетона усиливаемой конструкции.

Дополнительная поперечная арматура, установленная по периметру сечения и заанкеренная по концам с помощью уголков, может выполняться

148

с предварительным напряжением путем взаимного стягивания стержней с помощью стяжных болтов. Величина предварительного напряжения до- полнительной поперечной арматуры принимается равной 70...100 МПа. После выполнения предварительного напряжения дополнительная попе- речная арматура обетонируется (рис. 11.7, б).

Рис. 11.7. Усиление конструкций при кручении железобетонной обоймой:

а – с поперечной арматурой без предварительного напряжения; б – с предварительно напряженной поперечной арматурой: 1 – усиливаемая конструкция, 2 – бетон обоймы, 3 – замкнутая поперечная арматура, 4 – предварительно напряженная поперечная арматура, 5 – продольная арматура обоймы, 6 – уголок, 7 – стяжной болт, 8 – насечка

Расчет прочности усиленных железобетонных конструкций на дей- ствие крутящих моментов производится с учетом совместной работы эле- ментов усиления с усиливаемой конструкцией и применением коэффици- ентов условий работы бетона и арматуры: γc,ad , γs,ad , γsw,ad .

Коэффициенты условий работы бетона обоймы и дополнительной продольной арматуры в зоне действия крутящих и изгибающих моментов принимаются равными:

− при усилении под нагрузкой, не превышающей 65 % расчетной,

γc,ad = 1, γs,ad = 1, γsw,ad = 1;

− при невозможности достижения требуемой степени разгружения

γc,ad = 0,9 , γs,ad = 0,9 , γsw,ad = 0,7 .

149

Коэффициенты условий работы дополнительного бетона и попереч- ной арматуры в зоне действия крутящих моментов и поперечных сил при- нимаются равными:

−при отсутствии перед усилением спиральных или наклонных трещин

γc,ad = 1, γsw,ad = 1;

−при наличии спиральных или наклонных трещин при усилении дополнительной поперечной арматурой без предварительного напряжения

γc,ad = 0,7 , γsw,ad = 0,7 ;

−при наличии спиральных или наклонных трещин при усилении предварительно напряженной дополнительной поперечной арматурой

γc,ad = 0,9 , γsw,ad = 0,9 .

Шаг дополнительных поперечных стержней у грани параллельной плоскости изгиба принимается равным:

− при высоте сечения усиленного элемента не более 450 мм не более

− при высоте сечения усиленного элемента более 450 мм не более

Шаг дополнительных поперечных стержней у грани перпендикуляр- ной плоскости изгиба принимается равным не более (2b + bad ) и не более

600 мм.

11.5. Усиление при местном сжатии и продавливании

Усиление конструкций при местном смятии и продавливании произ- водится увеличением площади опирания вышерасположенных конструк-

ций путем устройства железобетонных опорных обойм и пространствен- ных стальных распорок.

При устройстве железобетонных опорных обойм (рис. 11.8) совме-

стная работа с усиливаемой конструкцией обеспечивается устройством на контактирующей поверхности шпонок и насечки. Дополнительная попе- речная арматура обойм в обоих направлениях соединяется сваркой с ого- ленной арматурой конструкции. Конструктивные требования при устрой- стве опорных обойм, аналогичны, как при усилении коротких консолей.

150