25. Конструктивные решения по усилению стальных балок
Усиление балочных конструкций осуществляется, как правило, несколькими способами: наращиванием арматуры растянутой зоны; наращиванием балок снизу с увеличением степени армирования и высоты сечения; установкой железобетонных обойм; устройством шпренгельных систем; устройством затяжек по нижнему поясу балок.
Если по расчету требуется незначительное увеличение сечения арматуры растянутой зоны, то процесс усиления осуществляется следующим образом. С шагом 500-600 мм отбивают защитный слой бетона от боковых стержней, оголяют арматуру. Затем осуществляют приварку z-образных коротышей диаметром 20-40 мм, длиной до 200 мм. Далее приваривают дополнительные стержни продольной арматуры (рис. 1).
Рисунок 1 - Конструктивно-технологические схемы усиления железобетонных балок а - наращиванием арматуры растянутой зоны: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - наращиваемая зона; 3 - рабочая арматура; 4 - кронштейн для крепления дополнительной арматуры; 5- наращиваемая арматура; б - наращивание арматуры растянутой зоны в виде уголков: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - рабочая арматура; 3 - опорный уголок; 4 - дополнительное армирование; 5 - зона заделки цементно-полимерным раствором; в - устройство затяжки по нижнему поясу: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - дополнительная арматура; 3 - коротыш; 4 - натяжное устройство; г -дополнительное армирование нижнего пояса: 1 - усиливаемая конструкция; 2 - арматура усиления; 3 - полимерцементный раствор
После установки дополнительной арматуры осуществляется ее защита. Наиболее эффективной технологией является торкретирование. В то же время имеется ряд композиционных растворов, которые обладают хорошей адгезией со старым бетоном и арматурой и наносятся методом оштукатуривания.
Для более высокой степени усиления балочных конструкций используется для дополнительного армирования уголковая сталь, которая с помощью коротышей и сварных соединений фиксируется к крайним стержням арматуры.
Сколы бетона после выполнения всех операций заделываются цементно-песчаным раствором.
Усиление нижнего пояса отдельными стержнями осуществляется путем устройства затяжек, а также путем расположения дополнительных стержней в пазы с последующим омоноличиванием полимерцементными высокоадгезионными составами. Пазы образуют, используя специальный ручной инструмент с алмазным напылением.
Для зданий жилого фонда шпренгельное усиление балок используется чрезвычайно редко, так как требует периодического наблюдения за состоянием конструкции, а содержание без экранов и подвесных потолков нарушает интерьер помещений.
Усиление и восстановление несущей способности перекрытий являются наиболее распространенными задачами при реконструкции зданий.
По результатам обследований и оценки степени износа конструктивных элементов принимают решение о восстановлении, усилении несущей способности, частичной или полной замене перекрытий. Принятию решения предшествует технико-экономическая оценка вариантов.
Конструктивные решения перекрытий для зданий различного периода строительства весьма разнообразны. К наиболее распространенным следует отнести: каменные перекрытия по несущим металлическим балкам; монолитные балочные и безбалочные; сборные из сплошного и многопустотного настилов; сборные по балкам из штучных материалов и др. В перечисленные типы перекрытий не вошли деревянные, так как срок их эксплуатации и физический износ многократно превышают допустимые нормы.
Каменные перекрытия по металлическим балкам, как правило, выполнялись в подвальных этажах жилых зданий. Они представляют собой арочное перекрытие из кирпича по несущим металлическим балкам из двутавра или рельса. В зависимости от степени физического износа кирпичной кладки возможны следующие варианты усиления: установка затяжек для восприятия распора с частичным восстановлением кладки; устройство железобетонного наращивания сверху; устройство железобетонного наращивания снизу в виде арочной плиты; замена кирпичного арочного перекрытия на железобетонные.