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 больше двух) (рис. 12.16, б), которые создают противоположную по знаку нагрузку в виде ряда сосредоточенных сил. При этом усиливаемая конструкция работает в условиях сжатия с изгибом.

Шпренгели и шарнирно-стержневые цепи состоят из ветвей, устанавливаемых со стороны боковых или нижней грани усиливаемой конструкции; 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 правило, принимается равным 3, 5, 7 и т.д.

Шарнирно-стержневые цепи монтируют следующим образом. На усиливаемой конструкции закрепляют анкерные устройства. Затем подвешивают ветви цепи с прикрепленными подвесками, оставляя свободное место для центральной подвески. Закручивая гайки, обжимают анкерные устройства и промежуточные узлы. Затем натяжение ослабляют и подвески устанавливают в проектное положение. После этого производят натяжение ветвей цепи в месте расположения центральной подвески. Натяжение цепи производят при действии нагрузки, составляющей не менее 70...80 % от полной.

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 усиливаемую 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 реакции 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 элементов закреплением их по концам они выполняют функцию распорок. В качестве дополнительных элементов применяются жесткие прокатные профили в виде уголков и швеллеров из сталей: С38/23, С44/29, С46/33. Для включения распорок в работу предусматривают их предварительное напряжение.

Устойчивость сжатых прокатных профилей обеспечивают их раскреплением по длине поперечными стержнями или планками.

Распорки (рис. 12.17, а) состоят из стоек уголкового профиля, устанавливаемых 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 месте примыкания стоек выравнивают поверхность и в зазоры зачеканивают цементный раствор. Нагрузка на стойки распорки передается через подкладки по концам стоек, установленные на растворе. Стойки распорки могут располагаться с одной стороны усиливаемой конструкции (для изгибаемых балочных конструкций и крайних колонн) или с двух сторон (для средних колонн).

Для усиления поврежденного участка устраивается местная стальная распорка (рис. 12.17, б). Стойки местной распорки по концам приваривают 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

Предварительное напряжение стоек выполняют их продольным сжатием с помощью домкратов (рис. 12.18, а) или с перегибом в середине их длины (риc. 12.18, б).

Домкраты устанавливают на опорные столики, приваренные к распорке, и упирают в вышерасположенные конструкции перекрытия. После достижения необходимой степени предварительного напряжения между стойками и прокладками приваривают упорные элементы, фиксирующие стойки в сжатом состоянии.

Для осуществления перегиба в боковых полках уголков предусматриваются надрезы, по концам каждой стойки и в середине закрепляют монтажные хомуты со стяжными болтами. После натяжения болтов и выпрямления стоек их закрепляют приваркой соединительных планок или стержней, в местах надреза стоек приваривают дополнительные накладки, восстанавливающие их поперечное сечение. Требуемая величина отклонения стоек определяется в зависимости от предварительного напряжения по формуле (12.2).

Рис. 12.18. Методы предварительного напряжения распорок: а – с помощью домкратов; б – с помощью перегибов в середине длины, 1 – усиливаемая колонна, 2 – стойки, 3 – швеллер, 4 – уголок, 5 – опорный столик, 6 – домкрат, 7 – стяжной болт, 8 – соединительные планки

Величина предварительного напряжения распорок приближенно может определяться линейной интерполяцией в зависимости от отношения нагрузки на усиливаемую конструкцию в момент усиления к расчетной нагрузке в интервале [0, R_y,ad], но не менее и не более .

Потери предварительного напряжения определяют с учетом податливости в местах сопряжения с усиливаемой конструкцией.