ГСХ21

За счет введения дополнительных элементов меняется начальная статическая схема усиливаемых элементов, а их расчет ведется с учетом действительного напряженного состояния. Усиливаемые конструкции рассчитываются на предельное состояние первой группы; расчет по второй группе предельных состояний рекомендуется для особо ответственных конструкций: резервуаров, конструкций, работающих в агрессивных условиях, при действии динамических нагрузок.

Примеромможетслужитьусилениемонолитногожелезобетонного перекрытия, у которого оказалась недостаточной несущая способность самой плиты. Устранить этот недостаток можно путем введения дополнительного поперечного ребра, выполненного в монолитном варианте. Полка плиты, ранее работавшая по балочной системе, будет работать как плита, опертая по контуру (рис. 4.2).

Центрально сжатые металлические или железобетонные стойки каркаса, усиливаемые дополнительными элементами, вводимые в

работу за счет создания предварительного напряжения, при их обжатии также меняют схему работы. Такие элементы рассчитывают на восприятие полной нагрузки или на совместное восприятие с усиливаемой конструкцией, расчет которой проводится по статически неопределимой схеме.

Рисунок 4.2 – Усиление монолитного железобетонного перекрытия дополнительными балочными элементами: 1 – существующее перекрытие; 2 – балка усиления; 3 – арматурный каркас новой балки; 4 – отверстия в плите, через которые заполняется бетон

92

При значительных разрушениях опорной зоны изгибаемых элементов (балки, плиты) устраивают выносные опоры, уменьшая расчетный пролет и тем самым разгружая конструкцию. Выноска опор может применяться на 1/4 - 1/6 пролета. В качестве разгружающих элементов применяются металлические балки или раскосные фермы

(рис. 4.3 и 4.4).

При частичном повреждении элементов фермы или при необходимости устройства светового аэрационного фонаря устраивают дополнительную фонарную ферму, как показано на рисунке 4.4, б. После введения этой фермы в работу меняется статическая схема работы системы. Такие изменения должны быть выполнены на основе расчетов.

При поврежденном участке приопорной части балки усилить ее можно, применяя предварительно-напряженный разгружающий кронштейн. Конструкция частично вывешивается на временные опоры с помощью встречных клиньев, после чего устраиваются оголовки и выполняется предварительное натяжение самих тяжей. Это осуществляется либо с использованием термонагрева, либо с помощью натяжных болтов.

Рисунок 4.3 – Усиление ригелей с помощью выносных опор: 1 – колонна; 2–ригель;3–фундамент;4–обойма;5–швеллер;6–подкос; 7 – затяжка; 8 – плиты; 9 – опорная рамка

93

Рисунок 4.4 - Усиление стропильных ферм с изменением статической схемы работы: а – до усиления; б – после усиления; 1 – колонна; 2 – ферма статически определимая; 3 – стойка средняя; 4 – стойка крайняя; 5 – раскос; 6 – элемент верхнего пояса

При эксплуатации встречаются случаи, когда изгибаемые элементы, работающие как свободно опертые балочные системы, в результате творения рук человека, начинают работать как неразрезные многопролетные. Это оказывается возможным в тех случаях, когда над опорой конструкции объединяются по верхнему поясу сварными пластинами, что меняет статическую схему их работы и вызывает перераспределение усилий. При дальнейшей работе конструкции, если верхней арматуры оказывается недостаточно, то в верхней части опорной зоны появляются трещины.

Изменение статической схемы работы конструкции в пределах перекрытия может оказать влияние на перераспределение усилий в рамной конструкции сооружения, что должно быть проверено расчетом.

При необходимости к такому приему прибегают сознательно для перераспределения усилий в системе с целью размещения дополнительной нагрузки на сооружение.

В этом случае для перераспределения усилий разрезные балки переводят в неразрезные, усиливая надопорную зону для восприятия отрицательного момента. Аналогичным образом можно изменить статическую схему работы плит, как показано на рисунках 4.5

и 4.6.

94

Рисунок 4.5 - Усиление ребристых плит перекрытий многоэтажных производственных зданий с переводом их работы по неразрезной схеме: 1 – замоноличивающий слой бетона; 2 – дополнительная арматура; 3 – связующая шпилька; 4 – арматура плиты

Рисунок4.6-Усилениебалкидополнительнойпредварительнонапряженной­ арматурой (комбинированные затяжки): 1 - усиливаемая балка; 2 - горизонтальные затяжки; 3 - шпренгельные затяжки; 4 - подкладка; 5 — коротыши; 6 - уголок анкера горизонтальных­ затяжек; 7 — вертикальные анкерные стержни; 8 — натяжной

болт; 9 - шайба; 10 - швеллер анкера шпренгельных затя­жек; 11 - отверстие, заделываемое после установки анкера

При больших повреждениях изгибаемых элементов рамных конструкцийкаркасазданияиспользуютшпренгельнуюсистему,выпол-

95

ненную из следующих элементов: прокатных профилей, стержневой арматуры, с применением арматурных прядей (см. рис. 4.6).

Для усиления растянутой зоны балочной конструкции и перераспределения усилий вводят комбинированные затяжки с передачей усилий на специальные анкерные устройства.

4.5. Примеры состояния конструкций, требующих усиления

Многочисленные обследования зданий и сооружений на опасных производственных объектах позволили выделить наиболее интересные случаи и представить в данном разделе ряд фрагментов состояния конструкций, требующих усиления. Периодическое замораживание и оттаивание приводят к исчерпанию заложенного цикла по морозостойкости и осыпанию бетона (рис. 4.7 и 4.8).

Рисунок 4.7 - Замачивание железобетонных конструкций

После многих лет эксплуатации элементы градирни перестали выполнять свои функции, обрушения каркаса не произошло, так как он работает как статически неопределимая система.

96

Рисунок 4.8 – Общий вид состояния железобетонного каркаса градирни

Постоянный контакт конструкций с водой, агрессивная среда, замораживание и оттаивание ослабляют структуру бетона и приводят к разрушению (рис. 4.9).

Рисунок 4.9 – Состояние конструкций бассейна градирни

В условиях замкнутого пространства, при повышенной влажности и высокой температуре создаются благоприятные условия для коррозии металлических закладных деталей градирни (рис. 4.10).

97

Рисунок 4.10 – Коррозия закладных деталей

Усиленная железобетонная стойка металлической обоймой полностью разрушена коррозией, так как не соблюдались требования нормальной эксплуатации (рис. 4.11).

Рисунок 4.11 – Сквозная коррозия сквозного элемента усиления

Из-засильнойкоррозииарматурыригеля появилисьтрещины,которыесовременемрасслоилибетонныймассиввдольпродольнойрабочей арматуры (рис. 4.12). Защитный слой бетона полностью разрушен.

98

Рисунок4.14 -Аварийноесостояниежелезобетонныхэлементовотстойника

При установке технологического аппарата рабочие производят несанкционированную вырубку части балки, ослабляя ее несущую способность (рис. 4.15).

Рисунок 4.15 – Вырублена часть железобетона по высоте балки

Отсутствие опорной подушки под фермой приводит к повреждению пилястры продольной трещиной, что требует ее усиления (рис. 4.16).

100

Рисунок 4.16 - Отрыв пилястры под опорой фермы

В одном из производственных цехов нефтехимии нарушена связь продольной и поперечной арматуры конструктивного элемента. Поверхностный слой бетона получил деструктивные изменения и на отдельных участках осыпался (рис.4.17).

Рисунок 4.17 - Коррозия рабочей арматуры ригеля

Плиты покрытия производственного здания подвергались периодическому замачиванию, из-за коррозии арматуры защитный слой бетона осыпался на значительном участке, сцепление арматуры

101