Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

Расчетные усилия в элементах пространственных стальных распорок определяются как в статически определимой пространственной ферме. Се- чения стальных элементов определяются расчетом по [11].

Вопросы для самоконтроля

Усиление зоны среза

1.Каким образом, в общем случае, производится усиление зоны среза эксплуа- тируемых железобетонных конструкций?

2.Как обеспечивается совместная работа дополнительных бетона и поперечной арматуры с усиливаемым в зоне среза железобетонным элементом?

3.Каким образом производится восстановление прочности железобетонных конструкций с наклонными трещинами в зоне среза?

4.Приведите примеры усиления зоны среза железобетонных конструкций уст- ройством наращивания, железобетонной рубашки и обоймы.

5.С какой целью и как осуществляется предварительное напряжение дополни- тельной поперечной арматуры при усилении зоны среза?

6.Чему равны коэффициенты условий работы дополнительного бетона и попе- речной арматуры при расчете прочности по наклонному сечению усиленных железобе- тонных элементов?

7.Приведите примеры и конструктивные требования при усилении зоны среза коротких железобетонных консолей.

8.Изложите алгоритм расчета прочности по наклонному сечению усиленных в зоне среза железобетонных элементов.

Усиление при кручении, местном сжатии и продавливании

9. Как, в общем случае, производится усиление эксплуатируемых железобетон- ных конструкций при кручении?

10.Как обеспечивается совместная работа дополнительного бетона и поперечной арматуры с усиливаемым при кручении железобетонным элементом?

11.Приведите примеры усиления железобетонных элементов при кручении.

12.Чему равны коэффициенты условий работы дополнительного бетона и арма- туры при расчете прочности усиленных железобетонных элементов при кручении?

13.Приведите примеры усиления железобетонных элементов при местном сжа- тии и продавливании.

Тема 12. МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ С ИЗМЕНЕНИЕМ ИХ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

Усиление конструкций с изменением расчетной схемы производится

изменением места передачи нагрузок на конструкцию; повышением сте- пени внешней статической неопределимости путем устройства дополни-

152

тельных жестких и упругих опор, постановкой дополнительных связей при обеспечении неразрезности и пространственной работы конструкций; по-

вышением степени внутренней статической неопределимости путем устройства затяжек, распорок, шпренгелей, шарнирно-стержневых цепей.

12.1. Изменение места передачи нагрузки

Изменение места передачи нагрузки на конструкцию производят с помощью специальных распределительных устройств, позволяющих до- биться перераспределения сосредоточенных нагрузок на существующие конструкции и уменьшения в них изгибающих моментов. Распределитель- ные устройства могут быть железобетонными или металлическими и рас- полагаться сверху или снизу конструкции. Характерной особенностью это- го метода усиления является наличие зазора между усиливаемой конст- рукцией и распределительным устройством по длине между точками кон- такта. Зазор должен быть не меньше максимальной величины прогиба вы- ше расположенного элемента (распределительного устройства или усили- ваемой конструкции).

При установке распределительных устройств сверху усиливаемой конструкции (рис. 12.1, а) уменьшается трудоемкость производства работ по усилению, но создаются препятствия для передвижения людей и на- польного транспорта, перепады отметок перекрытия. Нагрузка от распре- делительных устройств на существующую конструкцию передается через опорные подушки, представляющие собой стальные пластины, уложенные на цементно-песчаный раствор.

При невозможности создания перепадов высот на перекрытии рас- пределительные устройства подвешиваются снизу усиливаемой конструк- ции (рис. 12.1, б). Нагрузка на распределительные устройства в этом слу- чае передается с помощью стоек, пропущенных через отверстия в пере- крытии. Нагрузка от распределительных устройств на существующую кон- струкцию передается через подвески, представляющие собой стальные тя- жи, пропущенные в отверстия перекрытия и заанкеренные с помощью пла- стин на цементно-песчаном растворе.

Вслучае необходимости полной передачи дополнительной нагрузки

содной конструкции на другие опоры распределительных устройств раз- мещают за пределами усиливаемой конструкции (рис. 12.2).

153

а

б

Рис. 12.1. Усиление конструкций изменением места передачи нагрузки:

а – при расположении распределительных устройств сверху конструкции; б – то же, снизу конструкции; 1 – усиливаемая конструкция, 2 – распределительная балка, 3 – опорная пластина, 4 – цементно-песчаный раствор, 5 – тяжи, 6 – стойка, 7 – отверстия в плите

Рис. 12.2. Полная передача дополнительной нагрузки на другие конструкции: а – посредством стоек на нижерасположенное перекрытие; б – посредством распределительной балки на ригели перекрытия; 1 – разгружаемая конструкция, 2 – конструкция, на которую передается дополнительная нагрузка, 3 – стойка, 4 – распределительная балка, 5 – отверстия в перекрытии

154

12.2. Повышение степени внешней статической неопределимости

Усиление конструкций подведением дополнительных жестких опор – эффективный метод усиления, позволяющий многократно увели- чить нагрузку на конструкции. Метод применяется, когда существует воз- можность уменьшения габаритов помещения. К жестким относятся опоры, осадка которых соизмерима с осадкой существующих опор (не более 10 % от прогиба усиливаемой конструкции) и которой можно пренебречь при расчете.

Дополнительные жесткие опоры выполняют в виде одиночных стоек с самостоятельными фундаментами, подкосов и подвесок с опиранием на существующие конструкции. Дополнительные жесткие опоры изготавли- вают из железобетона или металла.

При устройстве дополнительных жестких опор с опиранием на само- стоятельные фундаменты (рис. 12.3) следует учитывать, что основание под подошвой существующих фундаментов уплотнено в результате длитель- ной загрузки, поэтому для уменьшения осадки фундамента дополнитель- ной опоры грунт под ним предварительно обжимают или устраивают под ним развитую песчано-щебеночную подушку, распределяющую давление на основание.

Рис. 12.3. Усиление конструкции дополнительной жесткой опорой с самостоятельным фундаментом: 1 – усиливаемая конструкция; 2 – стойка дополнительной опоры; 3 – фундамент опоры; 4 – песчано-щебеночная подушка; 5 – надрез

155

Дополнительные жесткие опоры в виде подкосов (рис. 12.4, а) и под- весок (рис. 12.4, б) передают нагрузку на существующие фундаменты, что позволяет избежать осадки, хотя в ряде случаев и требует их предваритель- ного усиления. В случае передачи нагрузки от дополнительных подкосов на колонны для восприятия возникающего распора устраивают затяжки.

а

Рис. 12.4. Усиление дополнительными жесткими опорами в виде: а – подкосов; б – подвесок

Для включения дополнительных жестких опор в совместную работу производится обязательное подклинивание конструкций с помощью домкра- тов и клиньев. При усилении конструкций дополнительными жесткими опо-

рами следует стремиться к максимальной разгрузке усиливаемой конструк-

ции на момент усиления, так как перераспределяться по новой схеме будет только нагрузка, приложенная к конструкции после подведения опоры.

При невозможности эффективного разгружения усиливаемой конст- рукции выполняется предварительный подъем усиливаемой конструкции в месте установки дополнительной опоры.

156

акция дополнительной опоры от нагрузки, приложенной к конструкции после усиления.

Усилие подъема конструкции R может также определяться исходя из величины прогиба усиливаемой конструкции.

При отсутствии верхней арматуры или малой площади ее сечения над дополнительной опорой, конструкция после образования трещин рас- сматривается как разрезная. В этом случае устраивается уширение опоры для усиливаемой конструкции на дополнительную опору, учитывающее возможное отклонение в развитии трещин, или формируется магистраль- ное направление трещины путем надреза конструкции сверху по оси до- полнительной опоры глубиной не менее 50 мм (см. рис. 12.3, поз. 5).

Дополнительные упругие опоры менее эффективны, однако позво-

ляют в меньшей степени стеснить свободное пространство помещений. К упругим опорам относятся дополнительные опоры, осадка которых соиз- мерима с прогибом усиливаемой конструкции (более 10 % от прогиба). Дополнительные упругие опоры создают с помощью балок (железобетон- ных или металлических) (рис. 12.5, а, б), металлических ферм (рис. 12.5, в) или подвесок, расположенных со стороны верхней, нижней или боковых граней усиливаемой конструкции и опираемых на опорные части конст- рукции или самостоятельные опоры. Нагрузка от усиливаемой конструк- ции передается через расклинивающие прокладки, позволяющие включить дополнительные упругие опоры в совместную работу.

При устройстве дополнительных упругих опор также следует стре- миться к максимальной разгрузке усиливаемой конструкции, так как по новой схеме будет перераспределяться только нагрузка, приложенная по- сле усиления.

Для усиления изгибаемых большепролетных конструкций много- пролетных зданий эффективно выполнять дополнительные упругие опоры в виде двухконсольных кронштейнов. Кронштейны выполняются с помо- щью прокатных профилей, опирающихся на оголовок колонн (рис. 12.6, а), или с помощью треугольных ферм (рис. 12.6, б). Кронштейны устанавли- вают попарно со стороны боковых граней усиливаемой конструкции, со- единяют между собой опорными элементами и соединительными планка- ми. Высоту опорной части кронштейнов принимают равной высоте опор- ных частей усиливаемых балок. Длина вылета консолей не превышает 1/4...1/6 пролета усиливаемой конструкции.

157

Опорные элементы кронштейнов выполняют в виде седлообразных накладок, устанавливаемых сверху смежных усиливаемых балок (рис. 12.6, б) или в виде опорного листа толщиной 20...30 мм, вставляемого в зазор меж- ду сборными балками, и передающего нагрузку через распределительную накладку на оголовок колонны (рис. 12.6, в). При этом опорные элементы не должны быть жестко закреплены, а иметь возможность сдвига на уров- не грани в обе стороны на 5...10 мм.

Включение кронштейнов в совместную работу производят раскли- ниванием с контролем прогиба или подвеской тарированного груза весом, равным величине опорной реакции (12.1), и укладкой в образовавшийся зазор фиксирующих прокладок.

Для опирания элементов дополнительных опор на существующие колонны на последних устраивают специальные опорные хомуты. Опор- ные хомуты могут быть как железобетонными, так и металлическими с по- следующим обетонированием или без него.

Железобетонные опорные хомуты (рис. 12.7, а) армируют, аналогич- но коротким консолям, наклонной или замкнутой горизонтальной армату- рой. Перед устройством опорных хомутов бетонная поверхность колонны скалывается на толщину защитного слоя бетона. Поперечную арматуру приваривают к оголенной арматуре колонн.

Металлические опорные хомуты (рис. 12.7, б) выполняют из швеллеров, которые приваривают к оголенной арматуре колонн. Перед приваркой отрезки швеллеров устанавливают в проектное положение и соединяют между собой стяжными болтами. При наличии зазоров меж- ду швеллерами и оголенной арматурой устанавливают металлические прокладки.

Металлические опорные хомуты (рис. 12.7, в), состоящие из верх- ней опоры, привариваемой к оголенной арматуре колонны, тяжей и опорного столика, позволяют создавать предварительное напряжение дополнительных опор.

Усиление многопролетных шарнирно опертых конструкций может производиться установкой дополнительных связей над опорами в виде надопорной арматуры с целью обеспечения неразрезности усиливаемой конструкции. Дополнительная надопорная арматура может устанавливать- ся при наращивании в верхней зоне конструкций при бетонировании рас- ширенных швов между плитами перекрытия или вскрытых пустот смеж- ных многопустотных панелей (рис. 12.8).

159

аа

бб

вв

4

При проектировании усиления конструкций обеспечением их нераз- резности дополнительная арматура должна заводиться за точку нулевых моментов объемлющей эпюры на длину не менее 15 , где – диаметр дополнительной надопорной арматуры.

Для уменьшения изгибающих моментов в колоннах многоэтажных многопролетных зданий от воздействия ветровой нагрузки устраивают до- полнительные крестовые или портальные связи из прокатных профилей, ко- торые закрепляют на колоннах с помощью окаймляющих стальных уголков.

160