Усиление МУ

где:

S – относительные напряжения в арматуре

При устройстве рубашек в растянутой зоне (рисунок 4, б) расчет ведется по приведенным выше формулам с заменой величины b на величину b 2bs .

Усиление с помощью рубашки производят при необходимости усиления элемента по наклонным сечениям.

Прочность бетона рубашки усиления должна быть не ниже прочности бетона усиливаемого элемента.

21

6.Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов, усиленных дополнительной арматурой в растянутой зоне

Рисунок 5. Расчетные схемы железобетонных изгибаемых элементов, усиленных установкой дополнительной арматуры в растянутой зоне.

а- установка дополнительной арматуры в растянутой зоне; б- приведенное сечение;

1– усиливаемый элемент;

2– дополнительная арматура.

Расчет прочности и жесткости железобетонных балок, усиленных установкой дополнительной арматуры в растянутой зоне, удобнее проводить по приведенной площади арматуры растянутой зоны (рисунок 5)

Рабочую высоту элементов принимают равной приведенной высоте

где:

As,red – приведенная площадь сечения продольной арматуры усиливаемого элемента.

Ass – площадь сечения дополнительной арматуры усиления.

Rs , Rss – расчетные сопротивления соответственно арматуры усиливаемого элемента и дополнительной арматуры.

22

h0 , h0s – расстояния до сжатой грани элемента соответственно от центра тяжести арматуры усиливаемого элемента и дополнительной арматуры.

Для прямоугольного сечения уравнение равновесия будет иметь вид

Общая площадь арматуры усиливаемого элемента должна удовлетворять условию

При проверке прочности усиленного сечения или при определении площади дополнительной арматуры можно обойтись без приведенного сечения. Расчет можно вести, исходя из уравнения равновесия усиленного элемента.

и из условия равновесия – несущую способность усиленного сечения. При этом необходимо соблюдать условие R .

При определении площади дополнительной арматуры с помощью табличных коэффициентов уравнения равновесия преобразуют к виду:

При R нужно усилить сжатую зону элемента.

24

7. Расчет усиления многопустотных железобетонных плит, усиленных установкой в пустоты металлических балок с обетонированием

Рисунок 6. Усиление многопустотной железобетонной плиты установкой

впустоты металлических балок с обетонированием.

а– конструктивная схема усиления;

б – расчетная схема; 1 – усиливаемая многопустотная железобетонная плита (на период

усиления должна быть полностью разгружена);

2– рабочая арматура усиливаемой плиты;

3– разгружающие металлические балки (двутавр, швеллер), устанавливаемые через две пустоты плиты;

4– пазы, пробитые в полке плиты;

5– бетон замоноличивания.

Расчет по нормальным сечениям

Значение в/f принимается равным расстоянию между разгружающими металлическими балками (как правило, на одну плиту устанавливают две балки усиления, следовательно, в/f будет равно половине ширины плиты).

СЛУЧАЙ 1 (нейтральная ось проходит в полке)

где WPL пластический момент сопротивления металлических балок (жесткой арматуры), для прокатных двутавров и швеллеров WPL=1.17W,

W – момент сопротивления при упругой работе материала;

RSS – расчетное сопротивление стали разгружающих балок (жесткой арматуры) растяжению, сжатию и изгибу принимается по табл. 50* [3].

t – толщина стенки профиля разгружающей металлической балки;

h2 – расстояние от сжатой грани бетона до центра тяжести разгружающей металлической балки;

h0 – рабочая высота усиленного сечения (расстояние от сжатой грани бетона до равнодействующей усилий в рабочей арматуре плиты и растянутой части разгружающих металлических балок).

СЛУЧАЙ 2 (нейтральная ось проходит через ребро) Выражение высоты сжатой зоны сечения примет вид

Расчет по наклонным сечениям

Условие прочности имеет вид

где:

hSS – высота профиля металлической разгружающей балки;

С – длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента;

26

8. Примеры расчета усиления железобетонных конструкций

Пример №1 "Расчет прочности нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов, усиленных наращиванием сжатой зоны"

Исходные данные:

Балка сечением 300×550 мм пролетом 6 м, выполнена из бетона класса В15 ( Rb 86,7 кгсм2 ), армирование одиночное 3Ø25 ( As1 4,909 см2 ) А-II (

Rs 2850 кгсм2 ), величина защитного слоя – 40 мм. На балку действует равномерно распределенная по длине нагрузка 4 т/м (рисунок 7).

Вследствие реконструкции здания нагрузка на балку увеличивается до

5,6 т/м.

Рисунок 7. Поперечное сечение и расчетная схема балки.

Решение:

Выполним проверку прочности нормальных сечений на действующую нагрузку 4 т/м. Определим внутренние усилия:

M ql82 40008 62 18000 кг м 1800000 кг см; Q ql2 40002 6 12000 кг

Найдем высоту сжатой зоны по формуле (2):

28

Определим значение относительной высоты сжатой зоны и сравним с предельным значением R .

Определим внутренний момент, и сравним его с внешним:

M Rs As (h0 0,5x) 2850 14,73 51 0,5 16,14 1801855,8 кг см 1800000 кг см 1801855,8 кг см

Прочность балки по нормальным сечениям обеспечена.

После реконструкции несущей способности балки будет недостаточно, т.к. ее прочность по нормальным сечениям на существующие нагрузки обеспечена с минимальным запасом.

Усиление балки выполним методом наращивания сжатой зоны бетона. Бетон наращивания класса В20 ( Rb 117кг/ см2 ).

Рисунок 8. Расчетная схема поперечного сечения усиленной балки

Определим внутренние усилия от нагрузки после реконструкции:

M ql82 56008 62 25200 кг м 2520000 кг см; Q ql2 56002 6 16800 кг

29

Выполним проверку прочности нормальных сечений. Высоту сжатой зоны x определяем из условия:

Величину наращивания сжатой зоны определяем по формуле:

Принимаем высоту наращивания сжатой зоны

x 16,14 hs 18, сжимается только бетон наращивания.

условие выполняется Учитывая, что бетон наращивания имеет большую прочность, чем бетон

балки заново определим высоту сжатой зоны (рисунок 8)

Проверяем усиленное сечение по формуле

M Rs As (h0 hs 0,5x) 2850 14,727 (51 18 0,5 11,96) 2520000 кг см 2645072 кг см

Условие выполняется. Прочность усиленной балки по нормальным сечениям обеспечена.

При расчете прочности шва сопряжение усиливаемого элемента с железобетонным наращиванием должно соблюдаться условие

– коэффициент приведения бетона наращивания к бетону усиливаемого элемента

b

В15 (исходное сечение).

30