Лекція №13. Посилення рами залізобетонним каркасом з попередньо напруженими тяжами. Посилення збірної балки покриття шпренгелем. Посилення додатковоюпопередньо напруженою арматурою

Посилення ребер збірних плит покриття можназдійснювати декількомаспособами; виноснимиметалевимиопорами (див. рис. 13.1, 13.2,а), підведенимиметалевимибалками, підклиненням до ребер (див. рис.13.2,б), шпренгелями (див. рис. 13.2,в).

Рис.13.1. Посилення збірних балок покриттявиноснимиопорами:

1 - посилюванабалка; 2 - опора; 3 - двухконсольні металеві балки;

4 - столик виносноїопори; 5 –з’єднувальний стержень.

При провадженні робітповключеннюелементів посилення в дію (див. рис.13.2, 13.3,а) величина зусиль повинна бути такою, щоб не відбувалось відриву та піднімання плит (тобто не повинна перевищувати власну вагу конструкцій).

Для згинаючих елементівякмонолітних, так і збірних, у випадках необхідності проведення робіт в мінімальні терміни без зняття тимчасового навантаження можебути рекомендований спосіб посилення за допомогою встановлення додаткової попередньо напруженоїарматури. Додаткова арматура може бути як горизонтальною, так і шпренгельною (див.рис.13.4-13.8). Можливе також встановлення горизонтальної і шпренгельної арматури одночасно. В результаті встановлення додаткової арматури з попереднім її напруженням змінюється пружно-деформованийстан посилюючих балок. Попереднє напруження включає додаткову арматуру в спільнуроботу з посилюючою балкою, яка можерозглядатись як згинаюча конструкція, із збільшеною площеюарматури і зміненою робочою висотою.

Рис. 13.2. Посилення ребер збірних плит виносними опорами: 1 - ферма; 2 - плита, що посилюється; 3 - металеві балки; 4 - металеві консолі;

5 - упор, 6 - клиноподібна підкладка.

Спосібпосилення встановленням додаткової попередньо напруженої арматури має декілька різновидів, які відрізняються один від одного анкеруванням додаткової арматури і способом її натягу. У випадку, колианкерніпристрої неможливо розмістити на торцях балок. їхприварюють до існуючої арматури.(див.рис.13.4). В таких випадках сколюють захисний шар на невеликих ділянках в приопорних зонах, тобто там, де напруження в арматурі посилюючої

Рис.13.3. Посилення ребер збірних плит:1- посилювана плита; 2- опора; 3- підпружна балочка; 4- стальна балка; 5- опорні підкладні деталі; 6- шпренгель.

балки незначні. До оголеної робочої арматури необхідно приварити коротиші, діаметр яких дещо більший за довжину захисного шару, при цьому не слід порушувати стержні поперечного армування чи хомути. До коротишівприварюють арматурні стержні посилення. Натяг, в цьому випадку, проводять термічним способом. Стержні посилення встановлюють в проектнеположення за допомогою тимчасових підвісок, кількість, яких слід призначати виходячи з того, щоб виключити провисання під дією власної ваги. Стержні мають бути максимально прямолінійними. Один кінець стержня приварюють до коротиша, а другий залишається вільним. Стерженьвключають в електричну мережу і нагрівають до розрахункової температури. Вільний кінець притискають до коротиша і приварюють. В процесі зварки до повногоохолодження шва необхідно підтримуватипостійну розрахункову температуру.

Прокладки, підкладки і інші деталі припосиленні шпренгельною арматурою і її натягу (див. рис.13.5) необхідновстановлювати в місцях прогину стержнів між нижньою гранню. Посилюючої балки і шпренгельнимистержнями. Конструкції цих елементів залежать від способунатягустержнів, відстані між нижньою гранню посилюючої балки і стержнями посилення і ширини. посилюючоїбалки. Натяг, в цьому випадку, здійснюють механічнимспособом (загвинчуванням натяжних гвинтів і вкладанням в зазорпакетаметалевихпрокладок).

Рис.13.4.Посилення балки додатковою попередньо напруженою арматурою:

1-посилювана балка; 2- арматура балки; З-додаткова попередньо напружена

арматура; 4- коротиш.

В окрему групу посилення додатковою арматурою можуть бути об’єднані і рекомендуватися до використання затяжки, що натягуються за допомогою спільного стягування двох чичотирьох стержнів спеціальними стяжними болтами (див. рис. 13.6-13.9). Стяжні болти повинні мати вигляд хомута з двома нарізанимикінцями і спільною шайбою. Натяг здійснюється одночасним підтягуванням гайок на обох кінцях цього хомута. Натяг за допомогою взаємного стягування характеризується простотою і не вимагає значних зусиль, оскільки напруження в стяжних болтах (хомутах) в 7-10 раз менше напружень в стягуючих додаткових стержнях. Даний спосіб дозволяє створити у всіх стягуючих стержнях (двох чи чотирьох) рівномірні зусилля, тобто забезпечує їх саморегулювання.Стягуванняможе здійснювати однимстяжним болтом чи двома, з проміжними розпорками чи без них.

Рис. 13.5. Посилення збірної балки покриття шпренгелем: 1-посилювана балка; 2-шпренгель; 3-анкерне влаштування; 4-опорний швелер; 5-підкладка з шаровим гніздом; 6-опорний лист; 7-прокладка з круглих стержнів; 8-квадратна підкладка; 9-гайка, вварена в опорний лист; 10-натяжний гвинт;

11-пакет металевих прокладок.

Рис.13.6. Посилення балки додатковою попередньо напруженою арматурою

(горизонтальні затяжки): 1-посилювана балка; 2-горизонтальні затяжки; З-кутник анкера; 4- вертикальні стержні анкера; 5- затяжнй болт; 6-шайба;

7-отвори, щозаробляютьсяпіслявстановленняанкера.

Рис. 13.7. Посилення балки додатковоюпопередньо напруженою арматурою

(шпренгельнізатяжки ): 1.-посилювана балка; 2- шпренгельнізатяжки; 3 - підкладка; 4 - коротиш; 5 - натяжний болт; 6- шайба; 7 - швелеранкера; 8 - отвір, що наробляється після встановлення анкера.

Круглі стержні додаткової арматури приймаються діаметром 18-40 мм. Клас сталі може бути будь-яким зСНиП II-21-75, що рекомендуються для попередньо напружених конструкцій. Там, де потрібне зварювання, необхідно враховувати зварюваність сталі. При посиленні додатковою попередньо напруженою арматурою в приміщеннях з агресивним середовищем з метою захисту необхідно проводитизабарвлення стержнів посилення, деталей анкерних пристроїв і стяжних болтів (хомутів) відповідними складами.

У випадку посилення центрально і позацентрово стиснутих колон під навантаженням, як вельми ефективний і порівняно простий спосіб, рекомендується пристрій попередньо напружених металевих розпорок. Розпорки можуть бути двосторонніми і односторонніми (див. рис. 10.3,…, 10.5). Перші застосовуються для збільшення несучої здатності центрально стиснутих і позацентрово стиснутих з двозначними моментами елементів, а другі для збільшення несучої здатності позацентрово стиснутих елементів з великими і малими ексцентриситетами.

Рис.13.8. Посилення балки попередньо напруженою арматурою (комбіновані затяжки): 1-посилювана балка; 2-горизонтальні затяжки; 3-шпренгельні затяжки; 4-підкладка; 5-коротиші; 6-кутник анкера і горизонтальних затяжок;

7-вертикальні анкерні стержні; 8-натяжний болт; 9-шайба; 10-швелер анкера шпренгельних затяжок; 11-отівр, що заробляється після встановлення анкера.

Рис. 13.9. Посилювана балка додатковою попередньо напруженою арматурою: 1 - посилювана балка; 2 - затяжки; 3- проміжнірозпорки; 4 - натяжний болт; 5-анкерний пристрій.

Конструкція розпірки складається з двох кутників, пов'язаних між собою привареними з'єднувальними планками з листового металу. Вгорі і внизу кожного кутника розпірки необхідно приварити спеціальні планки, за допомогою яких розпірка передає навантаження при монтажі, натягненні і експлуатації на наполегливі кутники. Опорні кутники встановлюються на елементах конструкцій, що безпосередньо примикають до посилюючих колон ( ригелях, балках, обрізах фундаментах і т.п.). Внутрішні площини полок цих кутників повинні бути закладені урівень із зовнішніми бічними поверхнями колон, що посилюються. При їх встановленні рекомендується сколювати захисний шар і заздалегідь укладати шар цементного розчину. Встановлення кутників проводиться суворо горизонтально. Опорні планки розпірок виконуються з листової сталі і повинні бути не менше 15 мм, а по площі відповідати перетину розпірок. Планки повиннівиступати за грані кутників розпірок на 100-120 мм і мати у виступах отвори для пропуску монтажних болтів.

Монтаж розпірок проводиться з перегином їх в середині висоти. Для полегшення перегину в бічних полицях кутників необхідно передбачати вирізи. Площа поперечного січення розпірок в цих місцях відшкодовується приваркою спеціальних планок, які одночасно використовуються для встановлення натяжних болтів. Змонтовані щільно підігнані розпірки мають перегини.

Для створення попереднього напруження стиску розпірки необхідно випрямити після їх монтажу, тобто надати їм вертикальне положення і забезпечити щільне прилягання до колони, що посилюється. Досягається це за допомогою закручення гайок натяжних болтів.

Після випрямлення двосторонніх розпірок і включення їх в спільнуроботу з посилюючою колоною, їх необхідно об'єднати в єдину систему приварюванням планок по вільних бічних гранях (див. рис. 10.3). У разі односторонніх розпірок зв'язок з колоною, що посилюється досягається встановленням кріпильних кутників, скріплених планками між собою і з розпіркою на зварюванні (див. рис. 10.5). Післяприварювання планок в місці перегину розпірок необхідно приварити додаткові накладки, а натяжні і кріпильні монтажні болти зняти. За оптимальну величину попереднього напруження розпірок рекомендується приймати 58-78 МПа (600-800 кг/см²).

У разі посилення колон багатоповерхових рам можна рекомендувати попередньо напружені трубчасті стійки, які поступають до місця встановлення вже попередньо стиснутими. Привстановленні рекомендується їхщільно підклинювати і з'єднувати з посилюючими елементами - хомутами (див. рис. 13.10).

Конструкція стійки складається з двох, телескопічносполучених металевих труб (внутрішня входить в зовнішню). Перетин труб рекомендується підбирати в залежності від необхідної міри посилення. Попереднє напруження стійок здійснюють термічним способом на місці їх виготовлення. З одного кінця обидві труби приварюють до загальногооголовка, потім нагрівають зовнішню трубу і після досягнення заданого подовження приварюють другим торцем до оголовка внутрішньої труби. Розрахункову температуру нагріву необхідно підтримувати до повногоохолодження зварних швів. Внаслідок вказаних операцій виходить стійка з двох попередньо напружених труб: внутрішня стисла, а зовнішня розтягнута і забезпечує стійкість внутрішньої.

Після встановлення стійок по місцю посилення зовнішню трубу необхідно розрізати, після чого внутрішня труба, прагнучи подовжитися, сприйме на себе частину навантаження, діючого на елемент, що посилюється. Розріз зовнішньої труби необхідно заварити для забезпечення спільноїроботи обох труб стійки.

Рис.13.10.Посилення колон рами попередньо напруженими трубчатими стійками: 1-посилювана колонна; 2-верхній оголовоквнутрішньоїтруби; 3-нижній загальнийоголовоктруб 4-трубчата попередньо напружена стійка (труба в трубі);5-кільцевий розріз, заваренийпісля посилення; 6-хомут, що зв’язує стійку з колоною.

Припосиленнібагатопустотних плит з круглими і овальними отворами можуть бути використані пустоти (див. рис. 13.11, 13.11,б).

На приопорнихчастинах плит (1/4 прольоту) прорубуються зверху отвори до пустот, встановлюються додаткові арматурні каркаси, після чого пустоти бетонуються пластичним бетоном на дрібному заповнювачі, або без влаштування додаткової плити, або з її влаштування. Розрахунок посилюючої конструкції слід здійснювати з врахуванням площі арматури посилення i арматури плити.

Рис. 13.11. Посилення збірних плит з пустотами: 1-посилювана плита; 2-опора; 3-арматура посилення; 4- бетон посилення.

У випадку якщо потрібно одночаснопосилення на поперечну силу і згинальний момент, то всі роботи слід здійснювати по всій довжині плит, що посилюються (див. рис.13.11,в).

При недостатній площі опирання ребристих збірних плит рекомендується провадитипристрій металевих додаткових опор. На проміжних опорах потрібно зв'язати ребраплит суміжних прольотів між собою (див. рис. 61а), на крайніх зробитиподовженняопорнихчастин ребер (див. рис.13.2,б). Всі з’єднання рекомендованих посилень здійснюється як назварці, так і на болтах.

Рис. 13.2. Посилення збірних ребристих плит при недостатній площі опирання: 1-опора; 2-посилювана плита; 3-металеві балки посилення;

4-поперечна траверса; 5-кутники анкера; 6-болти анкера.

Рис. 13.13. Посилення збірних круглопустотних плит перекриття та ригеля: 1-кутник; 2-металева пластина; 3-стяжні болти;

4-поперечна арматура; 6, 10-верхні та нижні сітки; 7,8 гайка, шайба; 9 каркас;10-поздовжня арматура.

Рис. 13.14. Пробивання штроб для влаштування каркасів при посиленні збірних круглопустотних плит перекриття

При посиленні багатопустотних плит на крайніх опорах длязапобігання їх зсуву рекомендується встановлювати каркаси так, щоб вони виходили за торці плит (розміри випусків каркасів залежать відширини опори). Після встановлення додаткових каркасів в поперечному напрямку (паралельно торцям плит) бетонується монолітнабалочка, яка служить анкером для випусків каркасів з плит (див.рис.13.11,д). На проміжних опорах в пустоти спряженихплит рекомендується встановлювати загальні каркаси (див. рис. 13.11,г, 13.13, 13.14).