Усиление балок с нормальными трещинами

Способы усиления плит

№ п/п

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Общие сведения 1 2 3 4 1 Бесшпоночное наращивание 1 2 Бетон кл. В15…В25 Арматурная сетка Ø4…16, шаг 100…200 2 Наращивание с железобетонными шпонками 1 2   3 Бетон кл. В15…В25 Арматурная сетка Ø6…16, шаг 100…250 V- образный стержень Ø8…12 3 Наращивание со стальными шпонками 1 2   3 Бетон кл. В15…В20 Арматурная сетка Ø6…16, шаг 100…250 Стержень Ø8…12 4 Подращивание с приваркой рабочих стержней усиления 1 2 3 Бетон кл. В15…В20 Арматурная сетка Ø8…16 Стальная пластина =8…12

 

 

120-121

ξ= 0,019/0,11=0,173; α₀= 0,158;

М₁= 0,158*11,5*10³*0,9*1*0,11²=19,8 кН/м

q_u = 8*19,8/3²=17,6 кН/м

Увеличение полезной нагрузки за счет наращивания плиты составляет q - q_u =17,6-6,37=11,23 кН/м.

Пример 5.3. Определить несущую способность плиты, усиленной подращиванием, и оценить эффективность усиления.

Параметры плиты до усиления и расчетную схему принимаем по данным примера 5.2.

Исходные данные

Параметры усиленной плиты: рабочая арматура класса A-IV; R_s = 510 МПа; А _{s 1} = 7,92 см² (7Ф12АIУ); A_{s 2} =7,85см² (10Ф10II); полезная высота сечения h ₀ =0,065 м (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Расчетное сечение усиленной плиты

Решение

Определяем параметры сечения усиленной плиты:

 

х =(R_s1+ R_s2)A_s/(2R_bb) =(280+510)*15,77*10^-4/(2*8,5*1)=0,073 м;

ξ =0,073/0,065=1,12; ξ_R =0,64.

Сечение переармированно, так как ξ > ξ_R.

Принимаем

ξ > ξ_R = 0,64.

 

 

124

5.1.2. Усиление балок

Метод усиления железобетонных балок назначается с учетом статической схемы, характера повреждений, степени армирования, вида напряженного состояния и других специфических факторов, способных повлиять на прогнозируемую после усиления несущую способность. Широко известными методами усиления являются подведение под балку упругих или жестких опор, которые позволяют уменьшать расчетный пролет балки, в результате чего несущая способность может увеличиться в несколько раз. Однако их использование не всегда возможно по технологическим и эстетическим требованиям.

Рис. 5.4. Усиление зоны стыка плит перекрытия с ригелем:

а - столиком, подвешенным на стальной пластине; б - то же, на стальных тяжах; в - то же, на хомутах; 1 - опорный столик (уголок); 2 - стальная пластина; 3 - ри­гель; 4 - швеллер; 5 - монтажный уголок; б - монтажный болт; 7 - ребристая па­нель; 8 - бетонный пол; 9 - пластина; 10 - стальной тяж; 11 - пластина опорного столика; 12 - ребро жесткости

 

 

126

Другими не менее известными методами усиления являются введение в конструкцию балки предварительно напряженной затяжки, шпренгеля, дополнительных подвариваемых стержней. Достоинством этих методов

можно считать небольшой расход материалов на элементы усиления, недостатком - относительно невысокий коэффициент усиления, особенно в балках с большим процентом армирования.

Результаты исследований, выполненных в ПГУАС (г. Пенза) показали, что для достижения высокой эффективности усиления метод усиления следует назначать с учетом исходного процента армирования балки, а именно: при армировании 0,3...0,5% целесообразно усиление дополнительной арматурой в виде подвариваемых стержней или предварительно напряженных затяжек; при армировании 0,6...0,8% - шпренгелем; при армировании 0,9...1,3% -дополнительной упругой опорой; при армировании более 1,3% - дополнительной жесткой опорой.

Более подробно сведения по технологии усиления и способам расчета усиленных конструкций с учетом характера повреждений излагаются ниже.

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Общие сведения 1 2 3 4 1 Упругой опорой (балкой) 1   2   3 Стальная балка 2 [12…27 Стальные пластины (клинья) δ=4…10 b=50…80 δ=4…6 2 Упругой опорой (фермой) 1 2 3 4 5 2 L75…150 [12…18 [10…20 [14…18 --- 80…100 δ=8…12 3 Жесткой опорой (стойкой) 1 2   3 Стойка Гнутый швеллер δ=8…10 Стальная пластина (клин) δ=4…6 4 Жесткой опорой (подкосами) 1 2   3   4 Подкосы 2 [12…27 Стальная пластины δ=10…12 Гнутый швеллер δ=10…12 Стальная пластина δ=10…12

128-129

Вычисляем характеристики сечения:

x = R_s * A_s /(R_b * b)= 365*10,18*10^-4/(11,5*0,3)=0,114 м;

ξ=x/h₀ =0,114/0,52=0,22.

Находим (см. прил. 8) α₀ = 0,196.

Рис. 5.5. Расчетная схема ригеля:

а - действующие нагрузки; б - эпюра моментов от нагрузки q ₁;

в - эпюра моментов от нагрузки q ₂; г - эпюра моментов от реакции упругой

опоры Р_у; д - расчетное сечение ригеля

Рассчитываем несущую способность нормального сечения ригеля:

М=α⁰ R_b * γ _b * b * h ₀ ² =0,196*11,5*10³*0,9*0,3*0,52²=164,6 кН*м;

М_г<М₂ =180кН-м.

Следовательно, возникает избыточный момент в сечении, который должен восприниматься конструкцией усиления:

М_у =М₂–М _r =180-164,6=15,5 кНм.

 

 

130

При передаче избыточной нагрузки с ригеля на конструкцию усиления оделяем по формуле упругую реакцию:

P_y =4 M_y / l ₀ =4*15,4/6=10,3 кН*м.

Для определения жесткости сечения ригеля В предварительно вычисляем коэффициент приведения n и момент инерции I_p:

N= Е _s /E_b= 2-10⁵/(27*10³)=7,4

I₂=b*h³/12+A_snr² =0,3*0,63³/12+10,18*10^-4*7,4*0,22²=0,0058 м

Жесткость сечения ригеля без учета трещин в растянутой зоне находим формуле

В =0,85Е_b* J_R = 0,85*2710³*0,0058=0,13*10⁶ кНм². Суммарный прогиб ригеля

f =5/384*(q ₂ * l ₀ ⁴)/ B)- P_y * l ₀ ³ /48 B =5*40*6⁴/(384*0,13*10⁶)-103*6³/(48*0,13*10⁶)=0,0051 м.

При усилении ригеля стальной балкой (см. табл. 5.2 п. 1) ее требуемую жесткость определяем по формуле

EJ_t=P_yl₀³/(48f) =10,3*6³/48*0,0051=9088 кНм²

Требуемый момент инерции балки усиления находим по формуле

I_t = EI_t / E =9088/(2,1*10⁵*10³)=4328*10^-8 м⁴=4328 см².

По сортаменту прокатной стали балкой усиления может служить двутавр № 27 (I _Х = 5010 см⁴) или же два швеллера № 22а (I _Х = 2330*2 = 4660 см⁴).

 

 

131

При усилении ригеля стальной треугольной фермой (см. табл. 5.2 п. 2) площадь поперечного сечения ее поясов находим по приближенной формуле [5]

A = kP_y * l /(fE),

где k - коэффициент, определяемый по табл. 5.3.

Таблица 5.2

Значения коэффициента к

 

hf/l	0,125	0,1	0,06 (6)	0,05
К	8,5	12,5	28	50

Принимаем значение h_t / l = 0,06, к =28.

Тогда

А= 28*10,3*6/(0,0051*2,1*10⁵*10³)=0,0016 м²=16 см^2.

По сортаменту находим два уголка размером 75x75x6 и площадью А = 17,56 см².

Усиление балок подведением промежуточных жестких опор в виде стоек или подкосов является наиболее простым в техническом исполнении методом.

Однако следует учитывать, что промежуточная опора изменяет расчетную схему балки, в результате чего возникает надопорный отрицательный момент, на который проверяется существующее армирование балки.

Промежуточные опоры можно выполнять на самостоятельном фундаменте или с использованием уже существующих. Важным требованием к устройству отдельного фундамента является предварительное уплотнение грунта в его основании с целью избежания просадки. Уплотнение производится гидродомкратами таким образом, чтобы давление на грунт было не менее давления под подошвой фундамента. В табл. 5.2 п. 3 и 4 приведем конструкции жестких опор, широко применяемые в практике усиление Кроме указанных можно использовать кирпичные столбы, стальные трубы, наполненные бетоном, и другие профили.

Работы по усилению балки выполняются в следующей последовательности:

- уплотнение грунта и устройство фундамента;

- разгрузка перекрытия в зоне усиления балки;

- установка опорной конструкции на фундамент;

- включение промежуточной опоры в работу путем подклинивания поддомкрачивания.

 

132

Пример 5.5. Требуется усилить ригель междуэтажного перекрытия жесткой промежуточной опорой в связи с увеличением полезной нагрузки. Исходные данные приняты из примера 5.4. Расчетные схемы ригеля и стой­ки даны на рис. 5.6.

Рис.5.6. расчетные схемы ригеля и стойки

а – расчетная схема ригеля до усиления; б – расчетная схема ригеля после усиления; в – эпюра перераспределения моментов; г – эпюра материалов; д – расчетное сечение ригеля над опорой В; е – расчетная схема стойки

Решение

Находим изгибающие моменты в ригеле после его усиления:

над опорой В

М _B =-0,075q₂*l_{0 1} ² =0,0715*40*3²=-25,74 кН/м;

над опорой АВ (ВС)

М_{А B} = 0б091 q₂*l_{0 1} ² =0,091*40*3²=32,76 кН/м

 

 

133

Определяем высоту сжатой зоны бетона над опорой В:

x₁=R_s*A_s/(R_b*b) =280*1,57*10^-4/(11,5*0,3)=0,013 м;

ξ=х₁/ h ₀₁ =0,013/0,57=0,023; α ₀ =0,02.

Момент, воспринимаемый сечением балки над опорой В,

M_r=α₀*R_b*γ_b2*b*h₀₁² =0,02*1,15*10³*0,9*0,3*0,57²=20,2 кН/м;

M<M_B; 20,2 < 25,74.

Следовательно, над опорой В рабочей арматуры недостаточно, из-за чего образуется пластический шарнир и происходит перераспределение опорного момента (см. рис. 5.6, в). В результате перераспределения пролетные моменты М_АВ и М_ВС увеличиваются (см. рис. 5.6, г), однако их значения не превышают ординат эпюры арматуры. Таким образом, прочность нормальных сечений усиленного ригеля обеспечена.

За дополнительную жесткую опору принимаем стойку с размерами сечения bxh =20x20 см из бетона класса В15; R_b =8,5 МПа, армированную стержневой арматурой класса AIII; R_sc =355 МПа; 4Ø8III; A_s = 2,01 см².

Расчетная схема стойки представлена на рис. 5.6, е.

Расчетный эксцентриситет е_о = 0.

Расчетная длина стойки при высоте этажа 3,6 м

l ₀₂ =0,7*3,6=2,52 м.

Так как l ₀₂ <20 h, 2,52<4, стойку можно рассчитывать как центрально сжатую на усилие

N_B = q ₂ * l ₀ /2 =40*40*6/2=120 кН.

Условие прочности сечения стойки проверяем по [6, формула 119]:

N ≤ φ (R_bA + R_sA_s ’.

Определяем коэффициент

φ = φ_b+2(φ_sb- φ_b),

 

134

где φ – коэффициент продольного изгиба; φ_b, φ_sb – коэффициенты, принимаемые по[6, табл.25 и 27]:

φ_b =0,86; φ_sb =0,89; A=bxh =0,2х0,2=0,04 м²;

α_s=R_sc*A_s/(R_b*A)= 355*2,01*10^-4/(8,5*0,04)=0,21;

φ =0,86+2(0,89-0,86)…0,21=0,87.

Проверяем условие прочности:

120<0,87(8,5*10³-0,04+355*10³*2,01*10^-4); 120<322 (кН)

Следовательно, прочность стойки достаточная.

Усиление балок предварительно напряженными затяжками часто используется при реконструкции производственных зданий, при этом практически не уменьшается полезный объем помещения, и монтаж ведется без остановки производственного цикла. Затяжки делают шпренгельные, горизонтальные и комбинированные.

Основными элементами затяжек являются горизонтальные и наклонные тяжи, изготавливаемые из стержневой арматуры классов AIII, AIV диаметром 18-40 мм или прокатных профилей уголкового и швеллерного типов. Тяжи располагаются у боковых поверхностей элемента и закрепляются с помощью анкерных устройств в торце.

Балка, усиленная затяжкой, превращается из изгибаемого элемента во внецентренно-сжатую комбинированную систему, напряженное состояние которой является функцией нескольких параметров, в том числе и усилия предварительного обжатия затяжкой.

При достаточном преднапряжении и надежном заанкеривании затяжки предполагается, что напряжения в ней, а также в рабочей арматуре усиливаемой балки нарастают пропорционально и достигают расчетного сопротивления одновременно.

Величину предварительного напряжения затяжки σ_п можно установить по табл. 5.4 взависимости от нормативного сопротивления стали R_sn и отношения q_n / q_y, где q_n - нагрузка на балку после усиления; q_y - нагрузка на балку во время усиления.

Таблица 5.4

Усиление балок стержнями

№ п/п

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Общие сведения 1 2 3 4 1 Усиление шпренгелем 1 2 3 4 5 6 Ø16…36 Ø40…60 δ=10…14 Гнутый швеллер δ=10…12 δ=8…10 Напрягающая муфта 2 Усиление затяжкой 1 2   Затяжка Ø16…36 Опорный столик из стальной пластины δ=8…16 3 Усиление приваркой дополнительной арматуры 1 2   Арматура усиления Ø10…25 Соединительный элемент δ=10…25 или Ø10…25

 

 

137-138

Рис. 5.7. Расчетная схема ригеля с затяжкой:

а - действующая нагрузка; б - усилия в рабочей арматуре ригеля и в затяжке; в - расчетное сечение

Принимаем нагрузку на ригель в момент его усиления

q₃=15 кН/м,

но величина отношения

q_2/q₃=40/15=2,66.

Пользуясь табл. 5.4, находим

σ_n R_sn =0,55-0,54.

Таким образом, предварительное напряжение в затяжке должно составлять не менее 0,4 R_sn.

Тогда относительная высота сжатой зоны

ξ=x/h_on =18,29/57,75=0,316, ξ< ξ_R, α₀ =0,266.

 

139

Пример 5.7. Требуется проверить прочность балки покрытия, усиленной шпренгелем.

Исходные данные: сосредоточенная нагрузка на балку Р = 45 кН. Конструкция балки: бетон класса В20, γ_{b 2} * R_b = 0,9*11,=10,35 МПа; Е_ь = 27*10³ МПа, продольная арматура балки и затяжки шпренгеля класса А-III, R_s = 365 МПа, E_s =20*10⁴ МПа; коэффициент ξ _R = 0,627.

Геометрические размеры и армирование балки (рис. 5.8, а):

длина балки - L = 6 (м); расчетный пролет балки - l =5,8 (м); высота сечения - h = 500 (мм); ширина сечения - b = 300 (мм);\

диаметр и площадь сечения растянутой арматуры - d_s =18 (мм), A_s = 509 (мм²); диаметр и площадь сечения сжатой арматуры – d_s ’= 10 (мм), А _s ’ =157 (мм²); расстояние от граней сечения до центра тяжести соответст­венно растянутой и сжатой арматуры - a =а' =30 (мм).

Рис. 5.8. Усиление балки шпренгелем

а - армирование балки; б - схема усиления

Геометрические параметры конструкции усиления (рис. 5.8, б):

расстояние от торца балки до места перегиба стержневой арматурs шпренгеля а₁ =1,2 м; высота шпренгеля — h ₁ = 0,6, м; смещение верхнего узла системы относительно оси симметрии балки – е₁= 0,2, м;

диаметр и площадь сечения стержневой арматуры шпренгеля - d_{s 1} = 32, мм, A_{s 1} =1608 мм².

 

 

140

Таблица 5.7

Усиление балок трещинами

№ п/п

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Общие сведения 1 2 3 4 1 Усиление хомутами (схема 1) 1 2 3   4 Стержни (хомуты) Ø10…16 [10…14 Пластина b=40…60 δ=4…6 L50…100 2 Усиление хомутами (схема 2) 1 2 3   4   Стержни (хомуты) Ø10…16 Струбцина Ø12…18 Пластина b=40…60 δ=4…6 L50…100 3 Усиление двухконсольной балкой (кронштейном) 1 2   Балка усиления [10…14 Поперечная балка [10…14 Связующий стержень Ø10…16

147-148

Таблица 5.8

Усиление консолей колонн

№ п/п

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Общие сведения 1 2 3 4 1 Горизонтальной затяжкой 1 2 3   Составная балка 2[10…14 Затяжка Ø16…25 Гайка М 16…25 2 Наклонной затяжкой 1 2 3   Обвязка L50…100 Затяжка Ø12…18 Планки b=40…60 δ=4…6   3 Металлическим столиком 1 2   Стальные платины δ=8…16 Опорная деталь L75…100

163-164

Рис.5.23. Усиление элементов стропильной фермы:

а – нижнего пояса; б – опорного узла; 1 – горизонтальная затяжка; 2 – напрягаемые хомуты; 3 – балка (швеллер) для натяжения хомутов; 4 – стягивающая струбцина; 5 – промежуточная распорка

 

 

165

Таблица 5.12

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Материал, размеры 1 2 3 4 1 Оштукатуривание по сетке 1 2   3   Гвозди l =100-150 Сетка из проволоки кл. Вр 1 Ø3…5 мм; ячейка 100х100 Цементно-песчаный раствор М100; δ=15-20   2 Стальная обойма 4 5   Уголок 50х50х5 Планки 50х5 с шагом 300-500   3 Железобетонная обойма 6   7   8   Продольная арматура кл. АII, AIII Ø6-12 Поперечная арматура кл. АI Ø6-8 Бетон кл. В15-В20 δ=40-60 4 Замена простенка 9 10 11 12 13 Стойки Ø150-200 Доски δ=30-40 Доски δ=50-60 Деревянные клинья Новый простенок

170-171

Таблица 5.13

Усиление перемычек

№ п/п

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Материал, размеры 1 2 3 4 1 Усиление уголками 1 2 3 4   L100x100x8 Планка 40х4 L100x100x8 Раствор М100   2 Усиление уголками с подвеской 1 2 3 4   L100x100x8 Планка 40х4 Подвеска 50х6 (8) Тяж Ø20…30   3 Усиление швеллерами 1 2   [ №12 Болт Ø12 4 Усиление железобетонными балками 1   2 Монолитная железобетонная балка (перемычка) Анкера Ø10 с шагом 200  

173-174

Таблица 5.14

Усиление (разгрузка) стены в зоне местного смятия

№ п/п	Способ усиления. Эскиз усиления	Элемент усиления
		№ поз.	Материал, размеры
1	2	3	4
1	Усиление короткими стойками	1 2 3   4 5	Балка покрытия Стойка усиления Стальной пояс [ 18…20 Болт Ø12…16 Зона смятия
2	Усиление врезной стойкой	1 2     3	Балка покрытия Врезанная в стену железобетонная стойка Зона смятия
3	Усиление поясами	1 2   3 4	Плиты покрытия Стальной пояс [ 18…20 Болт Ø12…16 Зона смятия

 

 

175-176

Таблица 5.15

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Материал, размеры 1 2 3 4 1 Заанкеривание балок 1   2 3 4     Анкерный стержень Ø20…25 Арматура балки Швеллер [ 12…14 Балка перекрытия 2 Заанкеривание пустотных плит 1   2 3 4 5 6   Анкерный стержень Ø20…25 Болт Ø20 Пластина 120х8 Швеллер [ 12…14 Пустотная плита Бетон кл. В25 3 Заанкеривание ребристых плит 1   2 3 4 5 6   Анкерный стержень Ø20…25 Болт Ø20 Швеллер [ 20 Швеллер [ 12…14 Ребристая плита Бетон кл. В25

 

 

178-179

Таблица 5.16

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Материал, размеры 1 2 3 4 1 Усиление угла накладками 1   2     Накладка [ 10…14 l =1500…3000 Болт Ø14…18 2 Усиление зоны отрыва поперечной стены стяжными болтами 1 2   3   4 Стяжные болты Ø20 Продольные накладки [ 12…16 Поперечные накладки [ 12…16 Анкерные балочки L100x8

 

 

180

Таблица 5.17

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Материал, размеры 1 2 3 4 1 Усиление контрфорсами 1   Железобетонный контрфорс δ=300…500 2 Усиление поясом отдельной стены 1 2 3 Тяж Ø20…30 Накладка [ 12…16 Бетон кл. В25 3 Усиление поясом коробки здания 1 2   3 Тяж Ø20…30 Стяжная муфта Ø20…30 Накладка L100x8 (L140x10)

 

 

182

Рис.5.24. Эпюры распределения напряжений и модуля деформации основания при отсутствии в стенах трещин

Рис.5.25 Эпюры распределения напряжений и осадок основания после образования магистральной трещины

Рис.5.26. Схема расчетных усилий (напряжений) здания, усиленного стальным поясом

185

Способы усиления плит

№ п/п

Способ усиления.

Эскиз усиления

Элемент усиления

№ поз. Общие сведения 1 2 3 4 1 Бесшпоночное наращивание 1 2 Бетон кл. В15…В25 Арматурная сетка Ø4…16, шаг 100…200 2 Наращивание с железобетонными шпонками 1 2   3 Бетон кл. В15…В25 Арматурная сетка Ø6…16, шаг 100…250 V- образный стержень Ø8…12 3 Наращивание со стальными шпонками 1 2   3 Бетон кл. В15…В20 Арматурная сетка Ø6…16, шаг 100…250 Стержень Ø8…12 4 Подращивание с приваркой рабочих стержней усиления 1 2 3 Бетон кл. В15…В20 Арматурная сетка Ø8…16 Стальная пластина =8…12

 

 

120-121

ξ= 0,019/0,11=0,173; α₀= 0,158;

М₁= 0,158*11,5*10³*0,9*1*0,11²=19,8 кН/м

q_u = 8*19,8/3²=17,6 кН/м

Увеличение полезной нагрузки за счет наращивания плиты составляет q - q_u =17,6-6,37=11,23 кН/м.

Пример 5.3. Определить несущую способность плиты, усиленной подращиванием, и оценить эффективность усиления.

Параметры плиты до усиления и расчетную схему принимаем по данным примера 5.2.

Исходные данные

Параметры усиленной плиты: рабочая арматура класса A-IV; R_s = 510 МПа; А _{s 1} = 7,92 см² (7Ф12АIУ); A_{s 2} =7,85см² (10Ф10II); полезная высота сечения h ₀ =0,065 м (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Расчетное сечение усиленной плиты

Решение

Определяем параметры сечения усиленной плиты:

 

х =(R_s1+ R_s2)A_s/(2R_bb) =(280+510)*15,77*10^-4/(2*8,5*1)=0,073 м;

ξ =0,073/0,065=1,12; ξ_R =0,64.

Сечение переармированно, так как ξ > ξ_R.

Принимаем

ξ > ξ_R = 0,64.

 

 

124

5.1.2. Усиление балок

Метод усиления железобетонных балок назначается с учетом статической схемы, характера повреждений, степени армирования, вида напряженного состояния и других специфических факторов, способных повлиять на прогнозируемую после усиления несущую способность. Широко известными методами усиления являются подведение под балку упругих или жестких опор, которые позволяют уменьшать расчетный пролет балки, в результате чего несущая способность может увеличиться в несколько раз. Однако их использование не всегда возможно по технологическим и эстетическим требованиям.

Рис. 5.4. Усиление зоны стыка плит перекрытия с ригелем:

а - столиком, подвешенным на стальной пластине; б - то же, на стальных тяжах; в - то же, на хомутах; 1 - опорный столик (уголок); 2 - стальная пластина; 3 - ри­гель; 4 - швеллер; 5 - монтажный уголок; б - монтажный болт; 7 - ребристая па­нель; 8 - бетонный пол; 9 - пластина; 10 - стальной тяж; 11 - пластина опорного столика; 12 - ребро жесткости

 

 

126

Другими не менее известными методами усиления являются введение в конструкцию балки предварительно напряженной затяжки, шпренгеля, дополнительных подвариваемых стержней. Достоинством этих методов

можно считать небольшой расход материалов на элементы усиления, недостатком - относительно невысокий коэффициент усиления, особенно в балках с большим процентом армирования.

Результаты исследований, выполненных в ПГУАС (г. Пенза) показали, что для достижения высокой эффективности усиления метод усиления следует назначать с учетом исходного процента армирования балки, а именно: при армировании 0,3...0,5% целесообразно усиление дополнительной арматурой в виде подвариваемых стержней или предварительно напряженных затяжек; при армировании 0,6...0,8% - шпренгелем; при армировании 0,9...1,3% -дополнительной упругой опорой; при армировании более 1,3% - дополнительной жесткой опорой.

Более подробно сведения по технологии усиления и способам расчета усиленных конструкций с учетом характера повреждений излагаются ниже.

Усиление балок с нормальными трещинами

Усиление балок промежуточной упругой опорой, в качестве которой обычно используется балка (ферма), опирающаяся на самостоятельные опоры, применяется при усилении перекрытий производственных зданий, воспринимающих большие технологические нагрузки. Конструкция усиления представлена в табл. 5.2.

Усиление производится в следующей последовательности:

- устраиваются опоры под конструкцию усиления в виде отдельных (стоек или консолей, привариваемых к стальной обвязке колонн;

- разгружается перекрытие в зоне усиления;

- монтируется конструкция усиления (балка или ферма);

- включается конструкция усиления в работу путем забивки стальных клиньев в распор с ригелем.

Рассмотрим проектирование усиления балки упругой опорой на примере.

Пример 5.4. Требуется усилить ригель междуэтажного перекрытия упругой промежуточной опорой в связи с увеличением полезной нагрузки.

Исходные данные: существующая нагрузка на ригель q ₁ =33 кН/м; нагрузка, которую должен воспринимать ригель после реконструкции, q ₂ =40 кН/м; конструкция ригеля: бетон класса В20; R ь= 11,5 МПа; Е_ь =27*10³ МПа; рабочая арматура 4Ø18АШ; R_s =365 МПа; E_s =2*10⁵ МПа; A_s =10,18 см².

Расчетная схема ригеля представлена на рис. 5.5.

Решение

Определяем изгибающие моменты:

М₁= q ₁ * l ₀ ² /8 =33*6²/8=148,5 кН*м;

М₂= 40*6²/8=180 кН*м.

 

127

Таблица 5.2