Шпорки по реконструкции. Оценка технического состояния конструкций

• Название: Оценка технического состояния конструкций
• Анкор: Шпорки по реконструкции.doc
• Дата: 30.12.2017
• Размер: 2.34 Mb.
• Имя файла: Шпорки по реконструкции.doc
• Тип: Документы; #13530
• страница: 2 из 7

5. Способы усиления сжатой зоны изгибаемых ж/б элементов.

Усиление сжатой зоны железобетонных конструкций производится увеличением ее поперечного сечения, установкой дополнительной сжатой арматуры, ограничением поперечных деформаций, а также комбинированием названных методов.

При увеличении поперечного сечения усиливаемой конструкции совместная работа старого и нового бетона достигается устройством в старом бетоне поперечных шпонок, насечки или дополнительными поперечными арматурными стержнями, соединенными с арматурой усиливаемой конструкции.

Совместная работа дополнительной сжатой арматуры с усиливаемой конструкцией обеспечивается приваркой к существующей арматуре или приклеиванием к бетону сжатой зоны. После установки в проектное положение дополнительная арматура обетонируется или покрывается антикоррозионными и огнезащитными составами.

Увеличение поперечного сечения сжатой зоны усиливаемой конструкции производится устройством из бетона: наращивания (рис. 9.1), рубашек (рис. 9.2) или обойм (рис. 9.3).

Рис. 9.1. Усиление сжатой зоны сборных плит наращиванием: 1 – усиливаемая
плита, 2 – шпонки, 3 – бетон наращивания, 4 – арматура наращивания

Наращивание выполняется со стороны одной или двух граней усиливаемой конструкции. Применяется для усиления сжатой зоны плитных и балочных конструкций, крайних и угловых колонн зданий.

Железобетонная рубашка устраивается с трех сторон усиливаемой конструкции, когда отсутствует возможность охватить поперечное сечение со всех четырех сторон (крайние колонны, балки монолитного перекрытия, продольные ребра ребристых плит и т.п.). При устройстве рубашек следует обеспечивать анкеровку дополнительной поперечной арматуры со свободным концом путем ее приварки к арматуре усиливаемой конструкции или заанкериванием с помощью продольных стержней.

Рис. 9.2. Усиление монолитной балки и колонны железобетонной рубашкой:
1 – усиливаемая балка, 2 – усиливаемая колона, 3 – отверстия в плите,
4 – поперечная арматура обоймы, 5 – насечка поверхности, 6 – оголенная
арматура колонны, 7 – наружная стена, 8 – анкерные стержни

Рис. 9.3. Усиление ребристых плит и колонны железобетонной обоймой:
1 – усиливаемая плита, 2 – усиливаемая колона, 3 – бетон обоймы, 4 – продольная
арматура обоймы, 5 – поперечная арматура обоймы, 6 – насечка поверхности

Железобетонные обоймы охватывают поперечное сечение усиливаемой конструкции со всех четырех сторон и рекомендуются для конструкций с малыми эксцентриситетами приложения сжимающих сил.

При увеличении поперечного сечения сжатой зоны минимальный процент продольного армирования рубашек или обойм составляет . Поперечная арматура принимается диаметром не менее
6 мм и устанавливается с шагом

где  и – соответственно диаметр продольной арматуры и толщина обоймы (рубашки).

В местах возможной концентрации напряжений, а также по концам усиливаемой конструкции на длине (см. далее формулу (9.1)) шаг хомутов уменьшается вдвое.

Толщина наращивания, рубашек и обойм определяется расчетом и принимается с учетом условий укладки и уплотнения бетонной смеси. Минимальная толщина составляет:

• 
  при укладке бетона вибрированием (крупность заполнителей не более 20 мм):
  
  • 
    для колонн – 80 мм,
    
  • 
    для боковых стенок балок – 60 мм,
    
  • 
    для плит перекрытий: сверху – 35 мм, снизу – 60 мм;
    
• 
  при укладке бетона торкретированием:
  
  • 
    для колонн – 50 мм,
    
  • 
    для боковых стенок балок – 30 мм,
    
  • 
    для плит перекрытий снизу – 35 мм при крупности заполнителя не более 10 мм.
    

Класс бетона обойм, рубашек и наращивания рекомендуется принимать не ниже класса бетона усиливаемой конструкции и не ниже класса бетона в соответствии с [8] в зависимости от условий эксплуатации и характеристики окружающей среды.

Для усиления поврежденного участка устраивается местная железобетонная обойма или рубашка (рис. 9.4), которая должна выходить за пределы поврежденного участка на длину

где t – толщина обоймы рубашки; l_bd – расчетная длина анкеровки арматуры обоймы или рубашки; h – больший размер поперечного сечения усиливаемой конструкции.

Рис. 9.4. Усиление поврежденного участка колонны
местной железобетонной обоймой: 1 – поврежденный участок,
2 – бетон обоймы, 3 – уголок, 4 – соединительные стержни,
5 – насечка поверхности, 6 – оголенная арматура

Перед устройством наращивания, обойм, рубашек осуществляют подготовку поверхности усиливаемой конструкции: очищают от загрязнений и пыли, жировых пятен; выполняют насечку или поперечные шпонки с шагом не более 500 мм; промывают водой, сушат, смачивают перед бетонированием. При этом должно учитываться временное ослабление сечения сжатой зоны конструкции при насечке или устройстве шпонок.

Для улучшения сцепления нового бетона со старым, кроме насечки, для местной обоймы рекомендуется выполнять адгезионную грунтовку полимерраствором.

Приварка дополнительной сжатой арматуры к существующей арматуре усиливаемой конструкции (рис. 9.5) осуществляется аналогично растянутой арматуре (см. тему 8). Коротыши и участки соединения скоб в сжатой зоне располагаются по длине конструкции с шагом не более 20 ( – диаметр дополнительной продольной арматуры) и не более 500 мм.

При этом в расчете учитываются возможные ослабления арматуры при сварке уменьшением на 15 % площади поперечного сечения существующей и дополнительной арматуры усиливаемой конструкции.

Рис. 9.5. Усиление сжатой зоны конструкций наращиванием с установкой
дополнительной арматуры: а – крайней колонны; б – сборного ригеля;
1 – усиливаемая конструкция, 2 – бетон наращивания, 3 – дополнительная арматура,
4 – скобы, 5 – оголенная арматура, 6 – легкий бетон, 7 – наружная стена

При обеспечении совместной работы дополнительной сжатой арматуры с усиливаемой конструкцией приклеиванием с помощью полимеррастворов (рис. 9.6) работы производятся аналогично приклеиванию дополнительной арматуры в растянутой зоне с установкой по концам анкеров.

Усиление сжатых конструкций путем ограничения поперечных деформаций при производят установкой дополнительной косвенной спиральной или кольцевой арматуры, которую эффективно предварительно напрягать. Усиление косвенной арматурой при малоэффективно.

Шаг навивки спиралей или шаг колец – не более 1/5 диаметра сечения элемента и не более 100 мм. Спирали и кольца должны охватывать всю рабочую продольную арматуру.

С целью повышения эффективности работы и уменьшения потерь предварительного напряжения при натяжении перед выполнением спиральной обмотки или монтажом кольцевой арматуры сжатых конструкций по граням или углам устанавливают дополнительные бетонные (рис. 9.7, а) или стальные (рис. 9.7, б) элементы с криволинейной поверхностью. После монтажа арматуры производят натяжение спиральной арматуры с помощью домкрата, а кольцевой – с помощью натяжных болтов. Для уменьшения силы трения при натяжении поверхность покрывают смазкой.

Р


ис. 9.6. Усиление сжатой зоны конструкции приклеиванием: а – сборных
железобетонных элементов; б – дополнительной листовой арматуры; 1 – усиливаемая конструкция, 2 – сборный железобетонный элемент с продольной рабочей арматурой, 3 – листовая арматура, 4 – полимерраствор, 5 – монолитный бетон зачеканки

При заполнении дополнительных стальных элементов с криволинейной поверхностью бетоном на напрягающем цементе и его твердении создается плотный контакт с усиливаемой конструкцией.

В случае полной разгрузки усиливаемой конструкции на момент устройства усиления спирали (кольца) могут быть выполнены без предварительного напряжения. Для устройства спиральной обмотки оголяют продольную арматуру по углам усиливаемой конструкции, затем по окружности обмотки устанавливают дополнительную продольную арматуру. После навивки спиральной арматуры устанавливают опалубку и обетонируют усиливаемую конструкцию (рис. 9.7, в).

Рис. 9.7. Усиление сжатых элементов установкой косвенной арматуры:
а – кольцевой; б, в – спиральной; 1 – усиливаемая колонна,
2 – дополнительный бетонный элемент, 3 – кольцевая арматура,
4 – дополнительная сжатая арматура, 5 – спиральная арматура,
6 – пластина с выступами, 7 – дополнительный стальной элемент,
8 – бетон на напрягающем цементе, 9 – стальная стяжка

6. Способы усиления железобетонных колонн.

Для усиления ствола железобетонной колонны существует большой арсенал методов, среди которых наибольшее распространение получили следующие: железобетонные обоймы; одностороннее и двухстороннее наращивание сечения; металлические обоймы ненапряженные и с предварительным напряжением хомутов; предварительно напряженные металлические распорки.

Усиление железобетонной обоймой (рис. 3.8, а) считается наиболее простым и надежным способом увеличения несущей способности колонны. Обойма состоит из продольной арматуры, замкнутых хомутов, бетонного слоя, охватывающего сечение колонны.Перед усилением поверхность колонны подготавливается следующим образом: удаляется штукатурный слой; зубилом делается насечка в бетоне на глубине 3 - 6 мм; промывается за час до бетонирования поверхность старого бетона чистой водой. Железобетонная обойма обычно имеет толщину 6 - 12 см. Сечение и количество продольной арматуры определяется расчетом при условии обеспечения совместной работы обоймы с колонной. Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом S, удовлетворяющим требованиям:

15d ≥ S ≥ 3δ; S ≤ 200 мм,

где d -диаметр продольной арматуры; 
δ -толщина обоймы.

Усиление колонн односторонним наращиванием сечения(рис. 3.8, б) обычно применяется во внецентренно сжатых колоннах для уменьшения начального эксцентриситета приложения внешней нагрузки и увеличения прочности колонн. Важным условием надежности усиления является обеспечение совместной работы нового бетона со старым. Для этого предусматриваются те же мероприятия, что и при усилении железобетонными обоймами, и, кроме того, новая продольная арматура соединяется на сварке со старой с помощью стальных коротышей ø10 - 30 мм, устанавливаемых с шагом 500 - 800 мм. В связи с большой трудоемкостью усиления одностороннее наращивание применяется редко.

Усиление колонн стальной обоймой (рис. 3.8, в), довольно простое в исполнении, незначительно увеличивает размер поперечного сечения и позволяет использовать колонну в эксплуатационном режиме сразу же после ее усиления Продольные элементы обоймы из уголковой стали устанавливаются на цементно-песчаном растворе и прижимаются к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам привариваются поперечные планки, устанавливаемые по длине колонны с шагом 400 - 600 мм.

В предварительно напряженных обоймах поперечные планки нагреваются до температуры 100 - 120°С, а затем уже привариваются к продольным элементам. При остывании планки укорачиваются и создают эффект преднапряжения.

Усиление колонн стальными распорками (рис. 3.8, г) является достаточно эффективным средством увеличения их несущей способности, которая повышается пропорционально площади поперечного сечения распорок.

Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), связанных между собой соединительными планками.

Вверху и внизу каждой распорки крепятся опорные уголки, через которые усилие распора передается на консоли. Как видно из рис. 3.8, г, распорки с перегибом устанавливаются в середине их высоты. Для создания предварительного напряжения сжатия распорки с помощью натяжных болтов выпрямляются, принимая вертикальное положение. При этом распорки надежно включаются в совместную работу с колонной, частично разгружая ее. Величина сжимающих напряжений в распорках в период их включения в работу по данным [5] достигает 60 - 80 МПа.

Усиление колонн предварительно напряженными распорками целесообразно при длине распорок не более 5 м, когда не требуется большого расхода металла для обеспечения их устойчивости.
7. Усиление пустотных ж/б плит.

При усилении сборных многопустотных панелей перекрытия для размещения дополнительной арматуры используются пустоты. Дополнительная арматура может быть в виде отдельных стержней с фиксаторами для обеспечения защитного слоя или каркасов. Дополнительную арматуру устанавливают в пустоты через отверстия, пробитые со стороны верхней или нижней граней плиты, а пустоты с помощью бетононасосов заполняют бетоном (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Усиление многопустотных панелей перекрытия установкой
дополнительной арматуры: 1 – плита; 2 – сварной каркас; 3 – бетон

С целью уменьшения расхода материалов при усилении многопустотных панелей дополнительная арматура может устанавливаться не по всей длине панели, а пустоты заполняться не на весь объем. Для этого по концам зоны усиления со стороны верхней или нижней грани плиты выполняют щели, на арматуру устанавливают фиксаторы, вводят арматуру в пустоты в средней зоне панели, устанавливают временные ограничительные пластины, через щели с помощью патрубков пустоты между ограничительными пластинами заполняют полимерраствором, после твердения которого, ограничительные пластины извлекают, а щели заделывают (рис. 8.5).

Рис. 8.5. Усиление растянутой зоны многопустотных панелей установкой
дополнительной арматуры: а – при устройстве щелей сверху плиты; б – при устройстве щелей снизу плиты, 1 – усиливаемая плита, 2 – щель, 3 – дополнительная арматура,
4 – фиксатор, 5 – ограничительная пластина, 6 – патрубок, 7 – полимерраствор

Толщина слоя полимерраствора определяется из условия прочности контактного шва и должна быть не менее 3, где  – диаметр дополнительной арматуры.

В приопорных зонах усиливаемых сборных многопустотных панелей выполняют щели, устанавливают временные ограничительные пластины в виде круга диаметром, равным диаметру пустоты, с прорезью для арматуры. Затем монтируют арматурный стержень и бетонируют приопорные зоны пустот. После набора бетоном прочности арматуру напрягают натяжными болтами, которые монтируют через отверстия со стороны нижней грани. При этом устанавливают опалубку под отверстиями со стороны нижней грани. Затем оставшееся пространство пустот заполняют бетонной смесью, после выдержки которой снимают опалубку и обрезают выступающие концы натяжных болтов (рис. 8.6).

Рис. 8.6. Усиление сборных многопустотных плит предварительно напряженной
арматурой: а – плиты в момент предварительного напряжения арматуры; б – усиленная плита, 1 – усиливаемая плита, 2 – дополнительная арматура, 3 – временная
ограничительная пластина, 4 – бетон, 5 – натяжной болт, 6 – опалубка

Дополнительная арматура для усиления растянутой зоны сборных панелей может устанавливаться в расширенный шов между плитами с последующим бетонированием. При этом должна обеспечиваться совместная работа дополнительной арматуры с усиливаемыми панелями путем устройства насечки, шпонок на боковых гранях смежных плит, а также применением полимеррастворов с высокими адгезионными свойствами.

Сборные железобетонные элементы усиления (обычные и предварительно напряженные) должны быть запроектированы на нагрузки, действующие в период изготовления, транспортирования и монтажа в соответствии с [8]. Класс бетона элементов усиления должен быть не ниже фактической прочности бетона усиливаемой конструкции. Толщина сборного железобетонного элемента с дополнительной арматурой принимается не менее 50 мм. Количество сборных железобетонных элементов, размещенных по ширине сечения усиливаемой конструкции, может быть один и более.

8.Усиление ребристых ж/б плит.

Железобетонная рубашка устраивается с трех сторон усиливаемой конструкции, когда отсутствует возможность охватить поперечное сечение со всех четырех сторон (крайние колонны, балки монолитного перекрытия, продольные ребра ребристых плит и т.п.). При устройстве рубашек следует обеспечивать анкеровку дополнительной поперечной арматуры со свободным концом путем ее приварки к арматуре усиливаемой конструкции или заанкериванием с помощью продольных стержней.

Рис. 9.2. Усиление монолитной балки и колонны железобетонной рубашкой:
1 – усиливаемая балка, 2 – усиливаемая колона, 3 – отверстия в плите,
4 – поперечная арматура обоймы, 5 – насечка поверхности, 6 – оголенная
арматура колонны, 7 – наружная стена, 8 – анкерные стержни


Рис. 9.3. Усиление ребристых плит и колонны железобетонной обоймой:
1 – усиливаемая плита, 2 – усиливаемая колона, 3 – бетон обоймы, 4 – продольная
арматура обоймы, 5 – поперечная арматура обоймы, 6 – насечка поверхности