27. Основные положения по расчету стальных конструкций при увеличении сечения

Соединение сохраняемого эл-та с эл-тами усиления должно обесп. его работу как единого целого.Если расчетные сопротивления мат-лов существенно различаются, то расчет ведем, как для бистального эл-та. Допускается принимать расчетное сопротивление равное меньшему из них, если они различаются не более чем на 15%. Упругой стадии работы соответствует эпюра II, проверка прочности производится по формуле: σ=N₁/A₀+N₂/(Aо+Aус)≤R_yγ_c N₁, N₂ -усилия, приложенные к стержню до и после усиления. Aо,Aус –площади сечения до усиления и эл-тов усиления.Упругопластической стадии работы соответствует эпюра III, проверка прочности производится по формуле: σ=(N₁+N₂)/( Aо+Aус)≤R_yγ_c При проверке устойчивости сжатых стержней, усиленных под нагрузкой способом увеличения сечений, считают, что сварные швы и болты, связывающие эл-ты усиления с существующим стержнем, обеспечивают их работу как единого целого. Работа сжатых стержней, усиленных под нагрузкой, отличается от работы стержней, нагружаемых с нуля. Эти отличия закл. в более раннем появлении пластических деформаций в сечении усиленного стержня и увеличении эксцентриситета из-за большей деформативности стержня до усиления и влияния остаточных сварочнх деформаций. В рез-те крит. напряжения потери устойчивоти стержня, усиленного под нагрузкой, оказываются ниже критических напряжений для стержня, усиливаемого с нуля. Неблагоприятное влияние этих факторов можно учесть к-том условий работы γ’_c=0.8 и проверку устойчивости произвести по формуле σ=(N₁+N₂)/( Aо+Aус)≤ γ’_c φR_yγ_c Если в рез-те усиления произошло смещение центра тяжести сечения, то стержень рассчитывают как внецентренно сжатый с эксцентриситетом, равным расстоянию от первоначальной оси стержня до ц.т. усиленного сечения.

28. Усиление ж/б балок п/н-ми затяжками

Устройство п/н-ых затяжек

При обеспечении совместной работы доп. арматуры с усиливаемой конструкцией только закреплением по концам с помощью анкерных устройств, без сцепления ее в пролете с бетоном конструкции, доп. арматура выполняет функцию затяжки.

В зависимости от места закрепления концов доп. арматуры могут быть горизонтальная (рис. 12.9, а) и шпренгельная (рис. 12.9, б) затяжки, а также их сочетание (рис. 12.9, в).

в

Рис. 12.9. Усиление изгибаемых конструкций затяжками: а – горизонтальная затяжка; б – шпренгельная затяжка; в – сочетание горизонтальной и шпренгельной затяжек, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – горизонтальная затяжка, 3 – шпренгельная затяжка, 4 – стяжной болт, 5 – анкерное устройство, 6 – прокладка, 7 – ограничитель

Для включения дополнительной арматуры в виде затяжек в работу, предусматривается ее предварительное напряжение с обязательным контролем величины натяжения.

Затяжки выполняют, в основном, из арматурных стержней диаметром 12...40 мм, реже – из прокатных профилей. На концах затяжки, как правило, имеют резьбу с гайками для ликвидации начальных погибов стержней и обжатия анкеров в узлах сопряжения с конструкцией. После корректировки длины затяжек гайки на их концах сваривают с болтом.

Предварительное напряжение затяжек осуществляют созданием уклона ветвей затяжек в горизонтальной или вертикальной плоскости. Уклон ветвей затяжек в вертикальной плоскости создается отклонением ветвей затяжки от усиливаемой конструкции или подтягиванием к ней.

В случае малой ширины поперечного сечения или большой длины усиливаемой конструкции, когда расстояния между ветвями затяжки недостаточно для придания им требуемого уклона в горизонтальной плоскости, применяется их взаимное стягивание несколькими стяжными болтами с установкой между ними дополнительных распорок.

В местах перегиба между шпренгельной затяжкой и усиливаемой конструкцией устанавливают прокладки из пластины и круглого коротыша с ограничителями, предотвращающими взаимное сближение ветвей затяжки при их предварительном напряжении взаимным стягиванием.

На горизонтальных затяжках и горизонтальных участках шпренгельных затяжек с параллельными ветвями без стяжных болтов устанавливают соединительные прокладки, предотвращающие смещение ветвей затяжки от проектного положения в процессе предварительного напряжения и эксплуатации (рис. 12.12).

Рис. 12.11. Расчетные схемы отклонения ветви затяжки для предварительного напряжения: а – один стяжной болт при двух распорках; б – два стяжных болта при трех распорках; в – два стяжных болта; г – один стяжной болт

Рис. 12.12. Расположение соединительных прокладок на затяжках: а – на боковых гранях; б – на нижней грани, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – соединительные прокладки

Для усиления растянутой зоны большепролетных конструкций затяжки могут состоять из отдельных стержней, поперечные сечения которых уменьшаются от середины пролета к опорам в соответствии с эпюрой моментов. Концы затяжек закрепляют на анкерных устройствах в виде корытообразных элементов, приклеенных к конструкции. С помощью стяжных болтов стержни затяжек напрягают (рис. 12.13). Анкерные устройства рассчитывают на восприятие разности усилий в смежных стержнях затяжки.

Рис. 12.13. Усиление большепролетной конструкции затяжкой: 1 – усиливаемая конструкция, 2, 3, 4 – стержни затяжки, 5 – стяжной болт,

6 – анкерное устройство

Для усиления конструкций в виде длинных консолей, работающих, главным образом, на изгиб, применяются горизонтальные и диагональные предварительно напряженные затяжки, которые закрепляются одним концом в верхнем узле за опорой, а другим – на свободном конце в верхнем узле для горизонтальных или в нижнем – для диагональных затяжек (рис. 12.14). Для предотвращения смятия бетона диагональной затяжкой в месте перегиба устанавливают уголки-подкладки. Предварительное напряжение создают: для горизонтальной затяжки – взаимным стягиванием ветвей с помощью стяжных болтов; для диагональной – путем оттягивания ее ветвей к низу конструкции с помощью болтов с захватами. С целью исключения проскальзывания болтов по диагональной затяжке на ее ветвях приваривают упоры.

Дополнительная арматура в виде шпренгельной затяжки при усилении сборных плит может устанавливаться в пустоты или расширенный шов между плитами с последующим обетонированием или без него. Концы затяжки при предварительном напряжении заанкеривают с помощью концевых анкеров в виде уголков, опираемых на торцы плит. Предварительное напряжение осуществляют завинчиванием гаек по концам затяжки или отклонением затяжки в пролете с помощью натяжных болтов с упором на смежные плиты (рис. 12.15).

Рис. 12.14. Усиление длинных консолей затяжками: а – горизонтальной; б – диагональной, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – пластина, 4 – уголок, 5 – сварной шов, 6 – стяжной болт, 7 – натяжной болт, 8 – упор

Рис. 12.15. Усиление сборных плит шпренгельной затяжкой в швах между плитами:1 – усиливаемая конструкция, 2 – затяжка, 3 – уголок,

4 – подкладка-упор, 5 – гайка

Величина предварительного напряжения затяжек определяется из рассмотрения деформированной системы при условии, что в предельном состоянии сумма предварительного напряжения и приращения напряжения от нагрузки, приложенной после усиления, достигнет расчетного сопротивления арматуры затяжки.

Потери предварительного напряжения определяются в соответствии с СНБ 5.03.01-02 как для конструкций с натяжением арматуры на бетон с учетом податливости концевых анкеров и прокладок в местах сопряжения с усиливаемой конструкцией: металлический упор на бетон с раствором – 3...4 мм/узел; то же без раствора – 4...5 мм/узел; сопряжение металла с металлом с помощью болтов – 1 мм/узел.

Требуемое предварительное напряжение приближенно можно определять линейной интерполяцией в зависимости от отношения нагрузки на усиливаемую конструкцию в момент устройства затяжки к расчетной нагрузке в интервале [0, f_yk,ad], но не менее и не более(для высокопрочной стержневой арматуры –, для высокопрочной проволоки –).