Технология реконструкции зданий и сооружений. В 2 ч. Ч. 2

Глава 4. УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ.

УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Технология усиления железобетонных конструкций металлическими элементами

Наряду с железобетонными обоймами для усиления колонн могут быть рекомендованы металлические обоймы (рис. 4.1), составными частями которых являются стойки уголкового профиля, устанавливаемые по граням колонны, соединительные планки между ними и опорные подкладки из уголков или листового металла. Металлические обоймы рекомендуется применять в тех случаях, когда нельзя уменьшать габариты производственных помещений и требуется выполнить усиление в кратчайшие сроки.

3

1 5

4

Рис. 4.1. Усиление колонны металлической обоймой:

1 – усиливаемая колонна; 2 – стойки уголка; 3 – соединительные планки; 4 – подкладки; 5 – зачеканка цементным раствором

141

При устройстве металлических обойм обязательными условиями являются плотное примыкание металлических стоек к граням усиливаемой колонны и их вертикальность. Для этого поверхность бетона в месте примыкания стоек рекомендуется выравнивать сколом неровностей и зачеканкой цементным раствором. Эффективность усиления зависит от примыкания по торцам металлических стоек. Включение металлических обойм в совместную работу может осуществляться с помощью специальных приспособлений. Варианты подобного приспособления представлены на рис. 4.2 и 4.3.

9

1

4

2

Рис. 4.2. Установка распорного элемента в виде натяжного винта: 1 – усиливаемая конструкция; 2 – колонна; 3 – обойма колонны; 4 – столик (после усиления снимают); 5 – натяжной винт; 6 – гайка; 7 – динамометр; 8 – прокладка; 9 – упорный элемент (после создания предварительного напряжения его необходимо приварить

к обойме и прокладке)

142

Известны и другие способы включения в совместную работу обойм усиления. Например, можно предварительно (перед закреплением в проектном положении) сжать стойки обойм. Это осуществляется металлическими тяжами с контролем обжатия обоймы. После приварки обоймы к опорным частям, закрепленным на существующих (усиливаемых) конструкциях, тяжи снимаются (рис. 4.4).

143

Эффективность усиления металлической обоймой значительно возрастает, если пояса вокруг колонны, образованные соединительными планками, выполнить предварительно напряженными. Напряженное состояние металлических поясов рекомендуется создавать следующим образом: соединительные планки каждого из поясов устанавливают на одном уровне и одной стороной приваривают к стойкам; затем приступают к замыканию среднего по высоте колонны пояса, для чего соединительные планки двух противоположных

граней нагревают до температуры 100 С и приваривают к стойкам в нагретом состоянии; аналогично поступают с планками смежных граней. Таким же образом замыкают остальные пояса обоймы. По мере остывания нагретых соединительных пленок усиливаемая колонна подвергается обжатию металлическими поясами. Кроме обойм,

144

охватывающих сжатый элемент со всех сторон, применяются боковые и приставные разгружающие элементы (рис. 4.5 и 4.6). Указанные элементы используются для усиления колонн и установки обойм для усиления.

2

4 9

8

6

5

1

1 3

5 6

8

1

2

6

Рис. 4.5. Установка боковых разгружающих элементов:

1 – усиливаемая колонна; 2 – стена; 3 – зазор между стеной и колонной; 4 – балка покрытия; 5 – боковые разгружающие элементы из швеллера;

6 – соединительные планки; 7 – опорная пластина, установленная на подливку из раствора; 8 – перемычка-опора из швеллера с ребрами жесткости; 9 – пластины-клинья для включения разгружающих элементов в работу

145

Рис. 4.6. Установка приставных разгружающих стоек: 1 – усиливаемая колонна; 2 – балки покрытия;

3 – приставная разгружающая стойка из швеллера; 4 – опорные пластины; 5 – стяжные болты; 6 – уголок-шайба;

7 – лист стяжного хомута; 8 – упорный уголок стяжного хомута; 9 – пластины-клинья для включения разгружающих стоек в работу

В случаях усиления центрально- и внецентренно сжатых колонн под нагрузкой, как весьма эффективный и сравнительно простой способ, рекомендуется устройство предварительно напряженных металлических распорок, представляющих собой конструкцию типа металлических обойм с напряженными стойками. Распорки могут быть двусторонними и односторонними (рис. 4.7 и 4.8).

146

1

7 6

5

Рис. 4.7. Установка двусторонних распорок:

1 – усиливаемая колонна; 2 – распорки из уголков и планок; 3 – натяжные монтажные болты; 4 – соединительные планки, привариваемые после установки распорок; 5 – упорные элементы;

6 – накладки, наваренные на места выреза полок уголков распорок; 7 – крепежный монтажный болт

Первые применяются для увеличения несущей способности цент- рально-сжатых и внецентренно сжатых колонн с двузначными моментами элементов, а вторые – для увеличения несущей способности внецентренно сжатых элементов с большими и малыми эксцентри-

147

ситетами. Конструкция распорки состоит из двух уголков, связанных между собой приваренными соединительными планками из листового металла. Вверху и внизу каждого уголка распорки необходимо приварить специальные планки, посредством которых распорка передает нагрузки при монтаже, натяжении и эксплуатации на упорные уголки. Упорные уголки устанавливаются на элементах конструкций (ригелях, балках, обрезах фундаментов и т. п.), непосредственно примыкающих к усиливаемым колоннам. Внутренние плоскости полок этих уголков должны быть заделаны с наружными боковыми поверхностями усиливаемых колонн. При их установке рекомендуется скалывать защитный слой и предварительно укладывать слой цементного раствора. Установка уголков производится строго горизонтально. Упорные планки распорок выполняются из полосовой или листовой стали и должны быть не толще 15 мм, а по площади соответствовать сечению распорок. Планки должны выступать за грани уголков распорок на 100–120 мм и в выступах иметь отверстия для пропуска монтажных болтов. Монтаж распорок производится с их перегибом в середине высоты. Для осуществления перегиба в боковых полках уголков необходимо предусматривать вырезы. Площадь поперечного сечения распорок в этих местах возмещается приваркой специальных планок, которые одновременно используются для установки натяжных болтов.

Для создания предварительного напряжения сжатия распорки необходимо выпрямить после их монтажа, т. е. придать им вертикальное положение и обеспечить плотное прилегание к усиливаемой колонне. Достигается это посредством закручивания гаек натяжных болтов.

После выпрямления двусторонних распорок и включения их в совместную работу с усиливаемой колонной их необходимо объединить в единую систему приваркой планок по свободным боковым граням (см. рис. 4.7). В случае односторонних распорок связь с усиливаемой колонной достигается установкой крепежных уголков, скрепленных планками между собой и с распоркой на сварке (рис. 4.8). После приварки всех планок натяжные и крепежные монтажные болты необходимо снять, а в месте перегиба распорок приварить дополнительные накладки. Оптимальную величину предварительного напряжения распорок рекомендуется принимать равной

40–70 МПа.

148

2

Рис. 4.8. Установка односторонних распорок:

1 – усиливаемая колонна; 2 – распорки из уголков и планок; 3 – натяжные монтажные болты; 4 – соединительные планки, привариваемые после установки распорки; 5 – упорные уголки; 6 – крепежные уголки; 7 – крепежные монтажные болты; 8 – крепежные стержни, устанавливаемые взамен монтажных болтов; 9 – вырез в боковой полке уголка в месте его перегиба при монтаже

(после установки в проектное положение заварить накладкой)

Аналогично колоннам металлическими обоймами, двусторонними или односторонними распорками усиливаются и другие сжатые элементы, сжатые элементы ферм. Усиление центрально- и внецентренно сжатых отдельных элементов ферм, усилия в которых

149

к моменту усиления меньше усилий, соответствующих исчерпанию несущей способности, рекомендуется осуществлять металлическими обоймами (рис. 4.9, а). Обоймы устанавливаются по всей длине усиливаемого элемента. Включение в работу обойм обеспечивается за счет распора, возникающего в ветвях при деформации усиливаемого элемента от нагрузки, прикладываемой после усиления. Ветви обоймы должны упираться в узлы фермы через специальные упорные элементы из отрезков профильной стали, установленные на бетонную поверхность на выравнивающий слой раствора или без него.

Для усиления центрально- и внецентренно сжатых отдельных элементов ферм, если несущая способность этих элементов близка к исчерпанию, а также в случаях, когда необходима их разгрузка, рекомендуется применение предварительно напряженных распорок. Распорки могут выполняться двусторонними (рис. 4.9, б) и односторонними (рис. 4.9, в).

150