Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

аа

б

Рис. 12.8. Усиление конструкций путем обеспечения их неразрезности:

а – при бетонировании пустот многопустотных плит; б – при бетонировании расширенных швов между плитами; 1 – усиливаемые плиты, 2 – ригель, 3 – арматурный каркас, 4 – отверстия в плитах, 5 – бетон

12.3.Повышение степени внутренней статической неопределимости

Вобщем случае усиление конструкций повышением степени внут- ренней статической неопределимости производится включением в совме-

стную работу с усиливаемой конструкцией других конструкций, уст- ройством предварительно напряженных затяжек, шпренгелей, шар-

нирно-стержневых цепей, распорок с передачей дополнительных усилий на конструкцию.

Усиление балок путем включения их в совместную работу с железо-

бетонными плитами настила производят установкой дополнительных упо-

161

ров, препятствующих сдвигу настила относительно балок. При усилении без предварительной разгрузки комбинированная конструкция включается только на ту часть нагрузки, которая приложена после усиления.

12.3.1. Устройство предварительно напряженных затяжек

При обеспечении совместной работы дополнительной арматуры с усиливаемой конструкцией только закреплением по концам с помощью анкерных устройств, без сцепления ее в пролете с бетоном конструкции, дополнительная арматура выполняет функцию затяжки.

В зависимости от места закрепления концов дополнительной армату-

ры могут быть горизонтальная (рис. 12.9, а) и шпренгельная (рис. 12.9, б)

затяжки, а также их сочетание (рис. 12.9, в).

а

б

в

4 – стяжной болт, 5 – анкерное устройство, 6 – прокладка, 7 – ограничитель

162

Для включения дополнительной арматуры в виде затяжек в работу, предусматривается ее предварительное напряжение с обязательным контролем величины натяжения.

Затяжки выполняют, в основном, из арматурных стержней диамет- ром 12...40 мм, реже – из прокатных профилей. На концах затяжки, как правило, имеют резьбу с гайками для ликвидации начальных погибов стержней и обжатия анкеров в узлах сопряжения с конструкцией. После корректировки длины затяжек гайки на их концах сваривают с болтом.

Конструкция анкерных устройств зависит от места их закрепления на усиливаемой конструкции. Для балочных конструкций со свободными торцами анкерные устройства принимают седлообразной формы из швел- леров или листовой стали, охватывающими надопорную часть конструк- ции (рис. 12.10, а, б). Анкерные устройства устанавливают на цементно- песчаном растворе. Для неразрезных опор анкеры принимают в виде от- резков швеллеров, привариваемых со стороны боковых граней к оголенной арматуре усиливаемой конструкции через прокладки и соединенных меж- ду собой соединительными стержнями (рис. 12.10, в).

д д

Рис. 12.10. Конструкция анкерных устройств: 1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – швеллер, 4 – лист, 5 – оголенная арматура конструкции,

6 – соединительный стержень, 7 – уголок, 8 – лист, 9 – колонна, 10 – держатель анкера

163

Если опорами усиливаемой конструкции являются колонны, то ан- керные устройства выполняются в виде обойм, охватывающих колонны (рис. 12.10, г). При опирании конструкций на промежуточные опоры, ко- торыми служат главные балки и ригели, анкеры принимаются в виде упор- ного уголка с вертикальным держателем (рис. 12.10, д). Для обеспечения надежной совместной работы дополнительной арматуры с усиливаемой конструкцией анкерные устройства должны быть максимально жесткими.

Предварительное напряжение затяжек осуществляют созданием уклона ветвей затяжек в горизонтальной или вертикальной плоскости. Уклон ветвей затяжек в вертикальной плоскости создается отклонением ветвей затяжки от усиливаемой конструкции или подтягиванием к ней.

В случае малой ширины поперечного сечения или большой длины усиливаемой конструкции, когда расстояния между ветвями затяжки не- достаточно для придания им требуемого уклона в горизонтальной плос- кости, применяется их взаимное стягивание несколькими стяжными болтами с установкой между ними дополнительных распорок.

При натяжении затяжек путем создания уклона их ветвей величина отклонения от первоначального положения каждой ветви определяется в зависимости от величины предварительного напряжения и отношения длины отклоняемого участка между крайними упорами к полной длине ветви (рис. 12.11)

ние и модуль упругости затяжки; n – количество стяжных болтов на от- клоняемом участке; m – количество отклоняемых участков, разделенных горизонтальными участками.

В местах перегиба между шпренгельной затяжкой и усиливаемой конструкцией устанавливают прокладки из пластины и круглого коротыша с ограничителями, предотвращающими взаимное сближение ветвей затяж- ки при их предварительном напряжении взаимным стягиванием.

На горизонтальных затяжках и горизонтальных участках шпренгель- ных затяжек с параллельными ветвями без стяжных болтов устанавливают соединительные прокладки, предотвращающие смещение ветвей затяжки от проектного положения в процессе предварительного напряжения и эксплуа-

тации (рис. 12.12).

164

а

б

в

г

Рис. 12.11. Расчетные схемы отклонения ветви затяжки для предварительного напряжения: а – один стяжной болт при двух распорках; б – два стяжных болта при трех распорках; в – два стяжных болта; г – один стяжной болт

а

б

Рис. 12.12. Расположение соединительных прокладок на затяжках:

а – на боковых гранях; б – на нижней грани, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – соединительные прокладки

165

Для усиления растянутой зоны большепролетных конструкций затяж- ки могут состоять из отдельных стержней, поперечные сечения которых уменьшаются от середины пролета к опорам в соответствии с эпюрой мо- ментов. Концы затяжек закрепляют на анкерных устройствах в виде коры- тообразных элементов, приклеенных к конструкции. С помощью стяжных болтов стержни затяжек напрягают (рис. 12.13). Анкерные устройства рас- считывают на восприятие разности усилий в смежных стержнях затяжки.

Рис. 12.13. Усиление большепролетной конструкции затяжкой: 1 – усиливаемая конструкция, 2, 3, 4 – стержни затяжки, 5 – стяжной болт, 6 – анкерное устройство

Для усиления конструкций в виде длинных консолей, работаю- щих, главным образом, на изгиб, применяются горизонтальные и диаго- нальные предварительно напряженные затяжки, которые закрепляются одним концом в верхнем узле за опорой, а другим – на свободном конце в верхнем узле для горизонтальных или в нижнем – для диагональных затяжек (рис. 12.14). Для предотвращения смятия бетона диагональной затяжкой в месте перегиба устанавливают уголки-подкладки. Предвари- тельное напряжение создают: для горизонтальной затяжки – взаимным стягиванием ветвей с помощью стяжных болтов; для диагональной – пу- тем оттягивания ее ветвей к низу конструкции с помощью болтов с за- хватами. С целью исключения проскальзывания болтов по диагональной затяжке на ее ветвях приваривают упоры.

Дополнительная арматура в виде шпренгельной затяжки при усиле- нии сборных плит может устанавливаться в пустоты или расширенный шов между плитами с последующим обетонированием или без него. Кон- цы затяжки при предварительном напряжении заанкеривают с помощью концевых анкеров в виде уголков, опираемых на торцы плит. Предвари- тельное напряжение осуществляют завинчиванием гаек по концам затяжки

166

или отклонением затяжки в пролете с помощью натяжных болтов с упором на смежные плиты (рис. 12.15).

а

б

Рис. 12.14. Усиление длинных консолей затяжками: а – горизонтальной;

Рис. 12.15. Усиление сборных плит шпренгельной затяжкой в швах между плитами: 1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – уголок, 4 – подкладка-упор, 5 – гайка

167

Величина предварительного напряжения затяжек определяется из рассмотрения деформированной системы при условии, что в предельном состоянии сумма предварительного напряжения и приращения напряжения от нагрузки, приложенной после усиления, достигнет расчетного сопро- тивления арматуры затяжки.

Потери предварительного напряжения определяются в соответст-

вии с [8] как для конструкций с натяжением арматуры на бетон с учетом податливости концевых анкеров и прокладок в местах сопряжения с уси- ливаемой конструкцией: металлический упор на бетон с раствором – 3...4 мм/узел; то же без раствора – 4...5 мм/узел; сопряжение металла с металлом с помощью болтов – 1 мм/узел.

Требуемое предварительное напряжение приближенно можно опре- делять линейной интерполяцией в зависимости от отношения нагрузки на усиливаемую конструкцию в момент устройства затяжки к расчетной на- грузке в интервале [0, fyk,ad], но не менее σ p, min = 0,4 f yk ,ad и не более σ p ,max = 0,8 f0.2k ,ad (для высокопрочной проволоки – σ p, max = 0,7 f0.2k ,ad ).

12.3.2. Устройство шпренгелей и шарнирно-стержневых цепей

Для усиления изгибаемых конструкций применяются шпренгели (рис. 12.16, а) и шарнирно-стержневые цепи (при количестве опор боль- ше двух) (рис. 12.16, б), которые создают противоположную по знаку на- грузку в виде ряда сосредоточенных сил. При этом усиливаемая конструк- ция работает в условиях сжатия с изгибом.

Шпренгели и шарнирно-стержневые цепи состоят из ветвей, уста- навливаемых со стороны боковых или нижней грани усиливаемой конст- рукции; анкерных устройств, аналогичных применяемым при устройстве затяжек; подвесок или стоек в местах перегиба ветвей. Подвески, имеющие на свободном конце винтовую нарезку, крепят к ветвям цепи шарнирно, пропуская через соединительные планки. Ветви шпренгелей и шарнирно- стержневых цепей изготавливают из арматуры или прокатных профилей. Количество промежуточных опор шарнирно-стержневой цепи, как прави- ло, принимается равным 3, 5, 7 и т.д.

Шарнирно-стержневые цепи монтируют следующим образом. На усиливаемой конструкции закрепляют анкерные устройства. Затем подве- шивают ветви цепи с прикрепленными подвесками, оставляя свободное место для центральной подвески. Закручивая гайки, обжимают анкерные устройства и промежуточные узлы. Затем натяжение ослабляют и подвес- ки устанавливают в проектное положение. После этого производят натя- жение ветвей цепи в месте расположения центральной подвески. Натяже-

168

ние цепи производят при действии нагрузки, составляющей не менее

70...80 % от полной.

а

б

Рис. 12.16. Усиление конструкций: а – шпренгелем; б – шарнирно-стержневой цепью; 1 – усиливаемая конструкция, 2 – ветви шпренгеля или цепи,

3 – анкерное устройство, 4 – стойка-оттяжка

Величины сосредоточенных сил, передаваемые подвесками на уси- ливаемую конструкцию, определяются очертанием ветвей цепи. Очертание цепи рекомендуется принимать таким, чтобы тангенсы углов наклона к продольной оси усиливаемой конструкции отдельных звеньев, начиная от середины, относились между собой как 1:3:5:7 и т.д. В этом случае реак- ции усилий в подвесках будут примерно одинаковыми, а натяжение ветвей и его контроль можно производить центральной подвеской.

12.3.3. Устройство предварительно напряженных распорок

При обеспечении совместной работы дополнительных сжатых эле- ментов закреплением их по концам усиливаемой конструкции они выпол- няют функцию распорок. В качестве дополнительных элементов приме- няются жесткие прокатные профили в виде уголков и швеллеров из сталей: С38/23, С44/29, С46/33. Для включения распорок в работу предусматрива-

ют их предварительное напряжение.

169

Устойчивость сжатых прокатных профилей обеспечивают их рас- креплением по длине поперечными стержнями или планками.

Распорки (рис. 12.17, а) состоят из стоек уголкового профиля, уста- навливаемых по углам колонн, соединительных стержней или планок и опорных прокладок из уголков или листового металла. Полки уголков должны плотно примыкать к граням усиливаемой колонны, для чего в мес- те примыкания стоек выравнивают поверхность и в зазоры зачеканивают цементный раствор. Нагрузка на стойки распорки передается через под- кладки по концам стоек, установленные на растворе. Стойки распорки мо- гут располагаться с одной стороны усиливаемой конструкции (для изги- баемых балочных конструкций и крайних колонн) или с двух сторон (для средних колонн).

Для усиления поврежденного участка устраивается местная сталь- ная распорка (рис. 12.17, б). Стойки местной распорки по концам привари- вают через прокладки или коротыши к оголенной арматуре усиливаемой конструкции или приклеивают к бетону сжатой зоны.

При усилении сжатых элементов ферм покрытий распорками из профильного металла упоры для распорок устраивают в соответствии с конфигурацией узлов в месте их установки.

Рис. 12.17. Усиление сжатых конструкций: а – стальной распоркой; б – местной стальной распоркой; 1 – усиливаемая колонна, 2 – уголок, 3 – соединительные планки, 4 – опорный уголок, 5 – коротыши, 6 – оголенная арматура, 7 – поврежденный участок

170