Усиление сжатой зоны бетона

Обновлено: 15.04.2024

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

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

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

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)

A S , red A S A SS

Рабочую высоту элементов принимают равной приведенной высоте

A s , red – приведенная площадь сечения продольной арматуры усиливаемого элемента.

A ss – площадь сечения дополнительной арматуры усиления.

R s , R ss – расчетные сопротивления соответственно арматуры усиливаемого элемента и дополнительной арматуры.

h 0 , h 0 s – расстояния до сжатой грани элемента соответственно от центра тяжести арматуры усиливаемого элемента и дополнительной арматуры.

Для прямоугольного сечения уравнение равновесия будет иметь вид

M R b bx h 0, red 0.5 x R SC A S / h 0, red a /

Подставляя в уравнение равновесия значение высоты сжатой зоны бетона

усиливаемого элемента (при R s R ss )

уравнение относительно A s , red получим

Без учета сжатой арматуры A S / 0

M П расчетный изгибающий момент в рассматриваемом сечении

элемента после загружения его полной нагрузкой после усиления.

Площадь сечения дополнительной арматуры определяется

Общая площадь арматуры усиливаемого элемента должна удовлетворять условию

A S , red R bh 0, red R b / R S

При A S , red R bh 0, red R b / R S

необходимо усилить сжатую зону элемента.

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.

0.5 x R SC A S / h 0 a /

R SS A SS h 0 S h 0

Если площадь дополнительной арматуры задана, то можно определить

высоту сжатой зоны бетона

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:

M R b bh 0 2 m R SC A S / h 0 a / R SS A SS h 0 S h 0

R b b h 0 R SC A S /

Отсюда вычисляют значение

По таблице определяют коэффициент

вычисляют площадь дополнительной арматуры

При R нужно усилить сжатую зону элемента.

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

Рисунок 6. Усиление многопустотной железобетонной плиты установкой

в пустоты 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)

Высота сжатой зоны сечения х

определяется по формуле

2 R SS h 2 t R S A S

При x R h 0 несущая способность сечения составляет

M сеч 0.5 R b b / f x 2 R SS W PL h 2 x 2 t R S A S h 1 x

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

W – момент сопротивления при упругой работе материала;

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

t – толщина стенки профиля разгружающей металлической балки;

h 2 – расстояние от сжатой грани бетона до центра тяжести разгружающей металлической балки;

h 0 – 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

Несущая способность сечения составляет

M сеч b / f b h / f x 0.5 h / f 0.5 bx 2 R b R SS W PL h 2

x 2 t R S A S h 1 x (64)

Расчет по наклонным сечениям

Условие прочности имеет вид

b 2 1 f R bt bh 0 2

h SS – высота профиля металлической разгружающей балки;

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

учитывающий влияние сжатых

полок в тавровых

элементах, при этом b / f b 3 h / f ;

0.75 b / f b h / f

А SW – площадь сечения одного поперечного стержня n – число поперечных стержней в сечении элемента.

При расчете усиленных плит должна быть обеспечена прочность бетона по наклонной полосе между наклонными трещинами из условия

Q 0.3 W 1 b 1 R b bh 0

W 1 – коэффициент, учитывающий влияние поперечных стержней.

s – шаг поперечных стержней.

0.01 – для тяжелого и мелкозернистого бетона

0.02 – для легкого бетона

Расчет наклонных сечений по поперечной силе допускается не производить, если соблюдается одно из условий

2.5 R bt bh 0 и не менее b 3 R bt bh 0

bt 1.5 для тяжелого бетона.

b 3 0.6 для тяжелого бетона.

2. Q 0.8 h SS tR SS

8. Примеры расчета усиления железобетонных конструкций

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

Балка сечением 300×550 мм пролетом 6 м, выполнена из бетона класса В15 ( R b 86,7 кг см 2 ), армирование одиночное 3Ø25 ( A s 1 4,909 см 2 ) А-II (

R s 2850 кг см 2 ), 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

Рисунок 7. Поперечное сечение и расчетная схема балки.

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

УСИЛЕНИЕ СЖАТОЙ ЗОНЫ КОНСТРУКЦИЙ
Усиление сжатой зоны производится увеличением поперечного
сечения, установкой дополнительной сжатой арматуры, ограничением
поперечных деформаций усиливаемой конструкции.
Совместная работа старого и нового бетона при увеличении
поперечного сечения усиливаемой конструкции достигается устройством
в старом бетоне открытых пазов, насечки или дополнительными
поперечными арматурными стержнями, соединенными с арматурой
усиливаемой конструкции.
Совместная работа дополнительной сжатой арматуры с усиливаемой
конструкцией обеспечивается приваркой к существующей арматуре;
приклеиванием к бетону сжатой зоны. После установки в проектное
положение дополнительная арматура обетонируется и покрывается
антикоррозионными и огнезащитными составами
Увеличение поперечного сечения сжатой зоны усиливаемой конструкции
производится устройством наращивания, рубашек или обойм из бетона на
безусадочном цементе

Усиление наращиванием заключается в том, что усиливаемая
конструкция увеличивается по высоте или ширине (снизу, с боков
или сверху усиливаемого элемента).
Характерной особенностью этого способа является восприятие
касательных напряжений, действующих в плоскости контакта
старого бетона с новым, специальной дополнительной арматурой,
привариваемой
к
арматуре
усиливаемой
конструкции,
предварительно обнажаемой скалыванием защитного слоя в местах
приварки.
Наращивание применяется для усиления любых железобетонных
конструкций (как монолитных, так и сборных).
При наращивании не рекомендуется применение арматурных
стержней диаметром менее 10 мм.
При скалывании защитного стоя, расположенного в сжатой зоне,
следует учитывать временное снижение несущей способности.

Расчет железобетонных конструкций, усиленных увеличением поперечного сечения
сжатой зоны и установкой дополнительной сжатой арматуры производится в
предположении совместной работы дополнительного сечения бетона и арматуры с
усиливаемой конструкцией по общему случаю расчета из условия:
для изгибаемых
для внецентренно
растянутых
и сжатых
M
n
m
Rb Sb Rb ,ad Sb ,ad si S si s,adj S s,adj
i 1
j 1
Ne
где e - расстояние от места приложения внешней продольной силы до центра тяжести
наиболее растянутой или наименее сжатой арматуры
для изгибаемых
для внецентренно
растянутых
для внецентренно
и сжатых
0
n
m
N Rb Ab Rb ,ad Ab ,ad si Asi s,adj As,adj 0
i 1
j 1
N

Расчет прочности усиленных конструкций прямоугольного поперечного сечения
производится :
- если соблюдается условие:
'
'
N Rs As Rb ,ad bhad Rsc ,ad As,ad
N
0
для изгибаемых
внецентренно растянутых
внецентренно сжатых
То есть
x h
'
ad
расчет производится, как для элемента, выполненного из одного класса бетона

для изгибаемых
M
x
'
'
'
'
для внецентренно растянутых
Rb ,ad bx h0 had Rsc ,ad As ,ad h0 had aad
2
и внецентренно сжатых
Ne
где e - расстояние от продольной силы до центра тяжести растянутой арматуры.
При этом высота сжатой зоны определяется из условия:
для изгибаемых
для внецентренно растянутых
и внецентренно сжатых
N Rb ,ad bx Rsc ,ad As' ,ad Rs As
N
0

Схемы усилий и эпюры напряжений в нормальном сечении усиленного
наращиванием элемента при условии
R
а
б
'
а – при x had
б – при
'
x had

x h
'
ad
при
расчет производится с учетом различных классов бетона
M
'
h
x
ad
'
Rbb x had h0
2
2
Ne
h
Rsc A h0 a Rb ,ad b h h0
2
'
s
'
Rsc ,ad A
'
s ,ad
h
0
'
ad
h a
'
ad
'
ad
'
ad

где Х определяется из условия
для
изгибаемых
для
внецентренно
растянутых
и
внецентренно
сжатых
'
'
N Rb ,ad b x had Rsc As
N
'
'
Rb ,ad bhad Rsc ,ad As ,ad Rs As
0

Расчет прочности нормальных сечений конструкций, имеющих полку в
сжатой зоне, с усиленной сжатой зоной путем наращивания производится в
зависимости от положения границы сжатой зоны.
Если граница сжатой зоны проходит в полке в пределах бетона
наращивания, т.е. при
R
соблюдается условие:
для изгибаемых
внецентренно растянутых
внецентренно сжатых
N Rs As Rb ,ad b 'f had' Rsc ,ad As' ,ad
N
0
расчет производится как для прямоугольного сечения шириной
выполненных из бетона одного класса
b b 'f

Если граница сжатой зоны проходит в полке в пределах бетона
усиливаемой конструкции
соблюдается условие:
для изгибаемых
Внецентренно
растянутых
внецентренно сжатых
N Rs As Rb ,ad b 'f h 'f Rsc ,ad As' +Rb ,ad b 'f had' Rsc ,ad Asc ,ad
N
0
расчет производится как для прямоугольного сечения шириной
b b 'f
с учетом бетона разных классов

Схемы усилий и эпюры напряжений в тавровом сечении с полкой в сжатой зоне элемента,
усиленного наращиванием, при
R
а – при
'
x had
б
б – при
h x h h
'
ad
'
ad
в – при
в
x h h
'
ad
'
f
'
f

Если граница сжатой зоны проходит в ребре, расчет производится из условия:
для изгибаемых
M
'
h
f
'
'
Rb b f b h f h0
2
Ne
внецентренно растянутых
и сжатых
'
h
x
'
ad
+Rb b x had h0
Rsc As' h0 a '
2 2
h
'
'
Rb , ad b 'f had h0 ad Rsc, ad As' , ad h0 had
aad
2
Высота сжатой зоны определяется по формуле:
'
'
'
внецентренно растянутых N R b b h R b x h
b
f
f
b
ad
внецентренно сжатых
N
'
' '
'
Rsc As Rb ,ad b f had Rsc ,ad As ,ad Rs As
для изгибаемых
0

При расчете наращивания усиливаемых конструкций в случае соблюдения условия
x h
'
ad
а также выполненного из бетона того же класса, что и усиливаемая конструкция без
учета сжатой арматуры толщина наращивания определяется по формуле
Rs As N
Ne
h
0.5
h0
Rs As N
Rb ,ad b
'
ad
Для изгибаемых конструкций
Ne = M,
N = 0.
Знак "минус" - для внецентренно растянутых,
знак "плюс" - для внецентренно сжатых конструкций.

Одним из распространенных способов усиления стержневых элементов являются
обоймы, характерной особенностью которых является охват усиливаемого
элемента со всех четырех сторон .
Обоймы могут быть железобетонными и металлическими.
Наиболее широкое применение обойм рекомендуется для усиления колонн.
В этом случае достигается наибольшая эффективность этого конструктивного
решения.
Для усиления колонн применяется несколько типов обойм, которые различаются:
• конструктивными особенностями,
•материалами, производством работ
•эффективностью усиления.

Усиление колон
железобетонной обоймой
а - со стержневой арматурой;
б - с жесткой наружной
арматурой из уголков;
1 - усиливаемая колонна;
2 - обойма;
3 - продольная арматура
обоймы;
4 - поперечная арматура
обоймы;
5
жесткая
продольная
арматура обоймы;
6 - опорные уголки жесткой
обоймы

Разновидностью
железобетонных обойм колонн
являются обоймы с
устанавливаемой вдоль их граней жесткой наружной арматурой из уголков,
которая у концов усиливаемых колонн приваривается к горизонтальным опорным
уголкам
Рекомендуются для конструкций с малыми эксцентриситетами приложения
нормальных сил.
Железобетонные обоймы колонн могут быть выполнены с поперечной арматурой
в виде спиральной обмотки из проволочной арматуры диаметром не менее 6 мм.
При конструировании обойм должны соблюдаться следующие условия:
спирали в плане должны быть круглыми;
расстояния между витками спирали в осях должны быть не менее 40 мм, не более
1/5 диаметра сечения ядра обоймы, охваченного спиралью, и не более 100 мм; у
опор и в других местах возможной концентрации напряжений это расстояние
должно быть не более 50 мм;
спирали должны охватывать всю рабочую продольную арматуру.
Железобетонные обоймы со спиральной обмоткой обладают повышенной несущей
способностью при центральном сжатии.
Помимо железобетонных обойм для усиления колонн могут быть рекомендованы
металлические обоймы, составными частями которых являются стойки уголкового
профиля, устанавливаемые по граням колонн; соединительные планки между
ними и опорные подкладки из уголков или листового металла. Металлические
обоймы рекомендуется применять в случаях, когда нельзя уменьшать габариты
производственных помещений и требуется выполнить усиление в кратчайшие
сроки.

Усиление колонны
а - железобетонной обоймой
со спиральной арматурой:
1 - усиливаемая колонна;
2 - обойма;
3 - спиральная арматура;
б - металлической обоймой:
1 - усиливаемая колонна;
2 - стойки-уголки;
3 - соединительные планки;
4 - подкладки;
5 - зачеканка цементным
раствором

Усиление колонны
предварительно
напряженными
двухсторонними
металлическими распорками
а - в период монтажа;
б - в напряженном состоянии;
1 - усиливаемая колонна;
2 - уголки распорок;
3 - соединительные планки;
4 - упорные уголки;
5 - планки-упоры;
6 - крепежный монтажный
болт;
7 - натяжной монтажный болт;
8 - планки для натяжения
болтов в месте перегиба

Конструктивное решение, известное как рубашка, представляет собой
незамкнутую с одной стороны обетонку.
Рубашки чаще применяются при усилении монолитных балок
ребристых перекрытий.
При усилении колонн хомуты должны привариваться к арматуре
усиливаемой колонны, в случае каких-либо затруднений рубашка
колонны должна рассчитываться на восприятие всей нагрузки. При
усилении монолитных балок ребристых перекрытий хомуты
выводятся через плиту через просверленные отверстия и
заанкериваются с помощью продольных арматурных стержней .
Усиление монолитной балки
железобетонной рубашкой
1 - усиливаемая балка; 2 - рубашка; 3 - рабочая
арматура рубашки; 4 - монтажная арматура
рубашки; 5 - хомуты; 6 - насечка; 7 - стяжка
Усиление колонны железобетонной рубашкой
1 - усиливаемая колонна; 2 - рубашка; 3 - рабочая
арматура рубашки; 4 - хомуты, 5 - ограждающая
стена; 6 - сварка внахлестку хомутов к арматуре
колонны

Толщина обойм, рубашек и наращивания определяется расчетом и принимается с
учетом условий укладки и уплотнения бетонной смеси.
Минимальная толщина составляет:
при укладке бетона вибрированием:
для колонн - 80 мм;
для боковых стенок балок - 60 мм;
для плит перекрытий: сверху - 35 мм,
снизу - 60 мм, (при крупности заполнителей не более 20 мм);
при укладке бетона торкретированием:
для колонн - 50 мм;
для боковых стенок балок 30 мм;
. плит перекрытий снизу - 35 мм (при крупности заполнителя не более 10 мм).
для
Класс бетона обойм, рубашек и наращивания рекомендуется принимать
класса бетона усиливаемой конструкции и не ниже В15.
не ниже
Для улучшения сцепления нового бетона со старым, кроме насечки, для местной
обоймы рекомендуется выполнять адгезионную грунтовку полимерраствором.
Перед устройством наращивания, обойм, рубашек осуществляется подготовка
поверхности усиливаемой конструкции:
очистка от загрязнений и пыли, жировых пятен; выполнение насечки или открытых
пазов с шагом не более 500 мм;
промывка водой, сушка, смачивание перед
бетонированием. При этом должно учитываться временное ослабление сечения сжатой
зоны конструкции при насечке или устройстве пазов.

Расчет прочности сжатых конструкций при случайных эксцентриситетах,
усиленных обоймой производится из условия
N Rb Ab Rsc A Rb ,ad Ab ,ad Rsc ,ad A
'
s
'
s ,ad
b 2 sb b s
s
Ab ,ad
Rsc A Rsc,ad A
'
s
'
s ,ad
Rb Ab Rb ,ad Ab ,ad
- площадь поперечного сечения обоймы

При постоянной по периметру сечения конструкции толщина обоймы определяется по
формуле
had'
b h 2 4 Ab ,ad b h
4

23. При усилении сжатой зоны многопустотных плит используются пустоты, которые бетонируются на всю высоту или в верхней половине

пустоты с установкой
ограничительных
пластин.
При усилении сжатой зоны ребристых плит выполняется
бетонирование уширенных швов плитами с одновременным
наращиванием сверху на эффективную ширину полки из
бетона повышенной прочности с заполнением оставшейся
площади легким бетоном.

Усиление сжатой зоны многопустотных плит перекрытия:
а – при полном заполнении пустот ;
б – при частичном заполнении пустот
а
б
1– усиливаемая плита,
2 – бетон наращивания,
3 – дополнительная сжатая арматура,
4 – ограничительная пластина

Усиление сжатой зоны ребристых плит:
а – бетонированием расширенных швов с наращиванием сверху;
б – наращиванием на эффективной ширине сечения
а
б
1 – усиливаемая плита,
2 – дополнительная сжатая арматура,
3 – бетон наращивания,
4 – заполнение из легкого бетона

Усиление монолитных
ребристых плит перекрытий
а - монолитной
железобетонной плитой;
б - подведением
железобетонных ребер;
в - подведением
металлических ребер и
железобетонной рубашкой;
г - подвеской металлических
ребер

Увеличение поперечного сечения сжатой зоны усиливаемой конструкции производится устройством из бетона: наращивания (рис1,2), рубашек или обойм.Наращивание выполняется со стороны одной или двух граней усиливаемой конструкции. Применяется для усиления сжатой зоны плитных и балочных конструкций, крайних и угловых колонн зданий.

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

Рис. 2 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 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. Перед устройством наращивания 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. Класс бетона 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. Толщина наращивания определяется расчетом и принимается с учетом условий укладки и уплотнения бетонной смеси. Усиление зоны среза наращиванием При устройстве наращивания со стороны верхней и нижней граней конструкции (рис. 3, а) поперечные связи выполняют в виде скоб, приваренных концами к оголенной продольной арматуре конструкции и дополнительной продольной арматуре, выполняющей для них функцию анкера. При устройстве наращивания со стороны боковых граней конструкции (рис. 3, б) на них выполняют шпонки или насечку, а дополнительную поперечную арматуру соединяют сваркой с арматурой усиливаемой конструкции с помощью пластин. В случае отсутствия на боковых гранях шпонок или насечки в расчете бетон наращивания не учитывается.

Рис. 3. Усиление зоны среза конструкций увеличением поперечного сечения:

а – наращиванием со стороны верхней и нижней граней; б – наращиванием со стороны боковых граней: 1 – усиливаемая конструкция, 2 – бетон наращивания, 3 – скоба, 4 – пластина, 5 – дополнительная поперечная арматура, 6 – оголенная арматура конструкции, 7 – насечка поверхности

Наращивание консолей (рис. 4, а) производится, как правило, снизу с установкой дополнительной замкнутой поперечной арматуры диаметром не менее 6 мм. Класс бетона наращивания принимается не менее чем класс бетона усиливаемой консоли. Поперечная арматура наращивания соединяется с оголенной арматурой колонны. Шаг дополнительной поперечной арматуры должен быть не более четверти вылета консоли и не более 150 мм. Минимальный процент поперечного армирования принимается не менее 1 %. Необходимая высота наращивания определяется расчетом и должна составлять не менее длины вылета консоли.

Рис. 4. Усиление коротких консолей колонн наращиванием: 1 – усиливаемая консоль, 2 – бетон наращивания, 3 – замкнутая арматура, 4 – наклонная поперечная арматура, 6 – оголенная арматура колонны, 7 – насечка

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 прималоэффективно.

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.

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

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).

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.

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 Pmin = 0,05%. Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и устанавливается с шагом

В местах возможной концентрации напряжений, а также по концам усиливаемой конструкции на длине lsh (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

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.

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 200 (0 - диаметр дополнительной продольной арматуры) и не более 500 мм.

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 xeff > Xiim • d производят установкой дополнительной косвенной спиральной или кольцевой арматуры, которую эффективно предварительно напрягать. Усиление косвенной арматурой при xeff

Читайте также: