Лекція №12. Посилення рами залізобетонним каркасом з попередньо напруженими тяжами. Посилення збірної балки покриття шпренгелем. Посилення додатковоюпопередньо напруженою арматурою

При посиленні згинальних елементів багатоповерхових будівель пружні додаткові опори можуть бути створені металевими тяжами (див. рис. 12.1). Податливість опор цього типу відбувається за рахунок їх поздовжньої деформації. Реактивна розвантажуюча сила створюється попереднім натягуванням тяжів спочатку за допомогою натяжних гайок, а остаточно натяжними муфтами. Навантаження від тяжів сприймаються рамою верхнього ярусу, до стійок яких рекомендується закріпляти тяжі, приварюючи їхдозаздалегідь влаштованих металевих обойм з листової сталі.

Провадження робіт в даному випадку не викликає яких-небудь ускладнень і може бути проведено в найкоротші терміни, але тяжі значно зменшують габарити виробничих приміщень.

Для зменшення згинаючих моментів в елементах багатопролітної багатоярусної рами від дії вітрового навантаження можуть бути рекомендовані хрестоподібні попередньо напружені зв’язки з гнучких металевих тяжів (див. рис. 12.2). Напруження таких зв'язків простіше всього здійснити за допомогою стяжних муфт, але не виключене застосування термічного способу. Для анкеровки необхідно заздалегідь влаштовувати спеціальні анкерні хомути з листової сталі, що закріплюються на колонах. Слід мати на увазі, що зв'язки дозволяється встановлювати по висоті однієї і тієї рами в різних прольотах, що дозволяє використати ті прольоти, де це зручніше, виходячи з умов технологічного процесу.

В окремих випадках можна рекомендувати посилення подібних конструкцій залізобетонними розкосами із попередньо напруженими затяжками (див. рис. 12.4). Після встановлення розкосу в проектне положення гнучкі металеві тяжі напружуються термічним способом з обох сторін розкосу. Елемент посилення вцілому може сприймати як стискаючі, так і розтягуючі зусилля.

Рис. 12.1. Посилення рами попередньо напруженими хрестовими зв'язками:

1-посилювані елементи рами; 3-металева обойма; 3-попередньонапружені тяжі; 4- зварні шви; 5-натяжна муфта.

Рис.12.2. Посилення рами залізобетонним каркасом з попередньо напруженими тяжами: 1-елементи посилюваної рами; 2-опорна накладка; 3-попередньо

напружені тяжі; 4-залізобетонний розкіс; 5-металева обойма.

Для посилення, в основному, збірних балок покриття великих прольотів під навантаженням можуть бути рекомендовані шарнірно-стержневі ланцюги. Використання шарнірно-стержневих ланцюгів дозволяє створити антинавантаження в вигляді ряду зосереджених вантажів, розташування і величини яких намічаються зазделегідь і зумовлюються контуром ланцюгів. Ефект посилення (створення реактивних сил заданих величин) досягаєтьсянатягуванням статично визначеного ланцюга. Основнимиелементамипри посиленні цимспособомє власне шарнірно-стержевий ланцюг, що складається з двох одинакових гілок по обидві сторони балки, що посилюються (кутники з підрізаними вертикальними полицями в місцях згину, арматурні стержні до 30-36 мм діаметром); анкерніпристрої в вигляді зварнихнакладокзлистового металу; підвіски чи стійки з профільного металу (див. рис. 12.5).

Рис.12.3. Посилення згинальних елементів шарнірно стержневим ланцюгом:

1-посилюваний елемент; 2-шарнірно-стержневий ланцюг; 3-стійка; 4- центральна стійка, що встановлюється після натягу ланцюга; 5-підвіска; 6-анкерне влаштування; 7-металеваобойма; 8-отвори, що заробляються асфальтом.

Рис.12.4. Посилення згинальних елементів шарнірно стержневим ланцюгом

Арматурні стержні приймаються з сталі класів А-І, А-II, А-III, металевіконструкціїзсталей ВСт.З, ВСт.Зпс, ВСт.Зкп. Зварніз'єднання необхідно виконувати з особливою ретельністю.

Всі елементи ланцюга рекомендується виготовляти наперед в відповідності з розмірами посилюючої балки, ретельно перевіреними в реальних умовах. Елементи ланцюга слід встановлювати в певній послідовності. До закріплених на балці анкерних пристроїв підвішують обидві гілки ланцюга з наперед прикріпленимипідвісками. Якщокрім підвісок необхідні і стійки, то встановлюють і їх,залишаючи вільним місце для центральної підвіски (стійки). Потім на підвіски надівають з’єднувальні планки і закріпляють їх закручуванням гайок, при цьому всі з’єднувальніпланки підвісокщільноприлягають до балки, що посилюється, а ланцюг отримує деякий натяг, внаслідок якоговідбуваєтьсяобтисненняанкернихпристроїв і змяття всіх проміжних вузлів, що призводить до усунення або зменшення втрат напруження в подальшому. При кріпленні гілок ланцюга до анкернихпристроївна болтах є можливість регулювати довжину ланцюга, що дозволяєвстановити ланцюг в проектнеположення з більшоюточністю.

При проектуванні контура ланцюга рекомендується приймати його таким, щобтангенсикутів нахилу окремих ланок, починаючи від середини, відносилисяміж собою, як 1:3:5 і т.д. Дотримання цієї умови призводить до того, що зусилля (реактивнісили) у всіх підвісках і стійках будуть приблизно однакової величини, в основний натяг можна здійснювати в місці розташування центральної підвіски чи стійки. Величина зусилля заздалегідь визначається теоретично.

Для основногонатягугілок ланцюга в місці розташуванняцентральноїпідвіски чи. стійки використовуються різні способи. В випадку, коли ланцюгрозташовуєтьсявище низу посилюючої балки тобто потрібно встановитипідвіски, натяг можна здійснювати за допомогою закручуваннягайок. При цьому способі відсутній контроль натягу і можливі відхилення фактичних зусиль від розрахункових, тому надійнішецентральну підвіску натягувати за допомогою домкрата з манометром, який впирається в низ балки. Покази манометра дозволяють більш точно визначати величину розвантажуючого навантаження. Незалежновід розташування ланцюга відносно посилюючої балки можна здійснювати натяг її віток відтарованим вантажем з наступною фіксацією вузла підвіскою чи стійкою. При натягу цимспособом також забезпечується достатній контроль. Рівномірні зусилля у всіхпроміжних вузлах забезпечуєтьсяїх рухливістю.

Для посилення згинаючихелементів багатопролітних будівель чи конструкцій (збірні балки покриття, другорядні балки ребристих перекрить і т. ін.) рекомендується використовуватидвоконсольніпідпружні системи - розвантажуючі кронштейни, які встановлюються на проміжних опорах (див. рис.12.5, 12.6).

При посиленні збірних балокпокриття окремі гілки кронштейнів (кронштейн складається з двох гілок) що являють собою трикутніферми з несиметричним. поперечним січенням. Нижній пояс слід виконуватизодного рівнобокогокутника, а верхній пояс і решітка можуть бути виконані як з одинарних кутників такі ізкруглихарматурних стержнів (див. рис.12.5).

Висота кронштейнів залежить від габаритів приміщень і приймається рівною висоті надопорної посилюючих балок. Довжину консольнихчастин кронштейнів рекомендується приймати рівною 1/4-1/6 прольоту посилюючихбалок. При невеликій довжині консольних частин можна взагалі відмовитися від елементів решітки.

Для скорочення часу виробництва робітскладовічастини кронштейнарекомендується виготовляти наперед на стороні. Частинамикронштейна є вітки кронштейнів опорні елементи (опорний лист або сідлоподібні накладки), з’єднувальні елементи у виглядівідрізків кутників або круглих стержнів, упорні пристрої, які кріпляться під низом посилюючої балки до кінців віток кронштейна. Ці пристрої служать длястворення опор посилюючих балок і можуть мати різнуконструкцію в залежності від способунатягу кронштейна.

Опорні елементакронштейнаможуть бутидвох типів. Перший тип - це вертикальний металевийлист товщиною 20-30ммвисотою 300 - 400 мм, щоприварюється знизу до розподільної горизонтальної прокладки. Опорний лист вставляється в зазор між збірнимибалками і передає навантаження безпосередньо на колонну, прицьому необхідно забезпечити можливість деякого вільного повороту його, для чого зазор повинен перевищувати товщину листа на 5-10 мм.Другий тип - цесідлободібні накладки, які встановлюються зверху на балки і з’єднюються міжсобою на зварці (див. рис.12.5).

Конструкція опорного пристрою залежить від способу натягу. При натягненні болтами він представляє собою жорстку пластину,яка пропускається під низом посилюючої балки, і закріпляється на болтах до віток кронштейна (див. рис. 12.5). Контроль натягуздійснюється по прогину кінців кронштейна. При натягненні підвіскою відтарованого вантажу пластина опрного пристрою приварюється до віток кронштейна, для чого в неї передбачаются отвори або приварюються петлі. Після натягу в зазор міжнизомбалки і пластиноюопорногопристроющільно вкладаютьфіксуючіпрокладки, а вантаж знімають. Втрати напруженняусуваютьсяпідвішуванням вантажу на 10-15% більшим, ніж необхіднерозвантажуюче навантаження. При натягненні домкратом з натяжним пристроєм і манометром після натягнення, як правило, такожвкладаютьсяфіксуючіпрокладки. Контроль натягу здійснюється по манометру домкрата. Оскільки система у виглядікронштейна є статично визначною, що вільно обертається на середній опорі, то можнапроводитинатяг тільки одногокінця. Зусилля на іншому кінці в цьому випадку буде також відомим.

Рис. 12.5. Посилення збірних балок покриття попередньо напруженими

розвантажуючими кронштейнами: 1-посилювана балка; 2-кутники нижнього поясу кронштейна; 3-тяжі кронштейна; 4-колона; 5-натяжні болти; 6-зв’язки по нижньому поясу; 7-оголовник; 8-плити покриття.

Конструкціякронштейнів, що встановлюються на проміжних опорах другорядних балок монолітнихребристихперекрить дещо відрізняється від конструкції (див. рис. 12.6). Вона збирається на місці з 4-х частин, оскільки кожна вітка кронштейна в цьому випадку складається з двох окремих частин. Після їхвстановлення верхнірозтягнуті пояси необхідно зварювати над опорою з допомогоюнакладок, нижні залишаються розрізаними головною балкою. По нижньому поясу виконуютьзв’язки для стійкості кожної вітки кронштейназ її площини, а також загальної стійкості нижнього поясу отриманого двохвітковогокронштейна за допомогою спеціальних підвісок і опорнихнакладок.

Рис.12.6. Посилення другорядних балок попередньо напруженими

розвантажуючими кронштейнами: 1-посилювана балка; 2-кутники нижнього поясу кронштейна; 3-тяжі кронштейна; 4-з’єднувальні планки; 5-прокладка, що встановлюється після натягу кронштейна; 6-підвіски; 7-стик тяжів; 8-підкладка; 9-опорні накладки; 10-отвори, що заробляються асфальтом;

11- набетонка.

Припосиленні балок покриття багатопролітних споруд рекомендується застосовувати одночасно різні конструктивні рішення для крайніх і середніх прольотів. Для крайніх прольотів можна застосувати попередньо напружений шпренгель (див. рис. 12.7,а), для середніх - попередньо напруженірозвантажуючікронштейни. На вказаному прикладі натягнення шпренгелів і кронштейнівздійснюєтьсязакручуванням гайок.

При посиленні на проміжних опорах замість розвантажуючих кронштейнів можна встановити металеві виносніопори. З метою забезпечення включення в роботу посилюючих балок, слід здійснювати підклинкуміж столиками.виносної опори і низом балки.

У випадках, якщо посилення викликанопорушенняманкеровкиарматури, виступиопори або кронштейна повинні бути не менше 40 діаметрівпристержневій арматурі періодичного профілю і не менше 80 діаметрівприарматурізвисокоміцного дроту (мається на увазі поздовжня робоча арматура посилюючих балок) від опорного листа балки.

Рис.12.7. Посилення збірних балок покриття підпружними системами:

1 – посилювана балка; 2 - опора; 3 - шпренгель; 4- упори;

5 - кутник; 6 - з'єднувальнастяжка.