Основные методы усиления монолитных плит перекрытий
Междуэтажные перекрытия выполняют важную роль в обеспечении пространственной жесткости здания, являясь горизонтальными диафрагмами. Поэтому при разработке конструкции усиления необходимо обеспечивать не только прочность, но и жесткость перекрытия.
Применяется несколько способов усиления монолитных плит перекрытий. Рассмотрим некоторые из них.
В зависимости от вида дефектов усиление монолитных железобетонных покрытий и перекрытий выполняется различными конструктивными приемами и материалами. Увеличение несущей способности и трещиностойкости монолитных ребристых и безбалочных перекрытий достигается:
– устройством разгружающих элементов;
– наращиванием сечений плит и балок;
– заменой существующего перекрытия на новое;
– установкой дополнительной продольной арматуры при усилении нормальных сечений и внешними хомутами при усилении приопорных зон балок по поперечной силе, а также устройством стальных затяжек.
Рис.2. Усиление монолитных железобетонных плит перекрытий
а, б - бетонированием дополнительной армированной плиты; в - подведением железобетонных поперечных ребер; г, д - подведением стальных поперечных ребер; 1 - усиливаемая конструкция; 2 - дополнительная плита; 3 - дополнительное железобетонное поперечное ребро; 4 - дополнительное стальное поперечное ребро; 5 - конструкция опирания поперечного ребра
Восстановление бетонного сечения производится путем местного бетонирования на поврежденных участках с обеспечением надежного сцепления нового бетона со старым путем тщательной подготовки мест бетонирования (насечка поверхности, зачистка и промывка), применения специальных бетонов.
Восстановление или увеличение площади сечения рабочей арматуры осуществляется при значительном коррозионном износе или возрастании нагрузки. При этом конструкция должна быть максимально разгружена и подстрахована устройством временных поддерживающих лесов.
Способ наращивания плиты перекрытия состоит в нанесении на ее поверхность нового слоя армированного бетона, класс которого, как правило, назначается на одну ступень выше класса бетона плиты. Для обеспечения хорошего сцепления нового бетона со старым поверхность перекрытия очищается от инородных включений и промывается водой, после чего делается насечка зубилом на глубину 0,5 - 1 см. Если же бетон плиты был подвержен значительной коррозии или пропитан техническими маслами, то необходимо обеспечить шпоночное соединение между его новым и старым слоями. Для этого в перекрытии пробиваются сквозные отверстия размерами 8 × 8 см и шагом 50 - 80 см. В отверстия вставляются V-образные стержни шпоночного усиления ø6 - 8 мм. Образуемые после бетонирования железобетонные шпонки воспринимают касательные усилия между новой и старой плитами при изгибе, обеспечивая их совместную работу. Возможны и другие способы шпоночного соединения плит.
Толщина нового бетона должна быть не менее 30 мм. Увеличение несущей способности при наращивании обеспечивается увеличением плеча внутренней пары сил. Толщина наращивания определяется восприятием требуемого изгибающего момента.
Рис. 3. Схемы усиления монолитных перекрытий с наращиванием верхнего железобетонного слоя: а — с устройством дополнительного армирования плиты; б — с установкой звукоизоляционной плиты; в — с установкой виброизоляционной плиты; 1 — железобетонное перекрытие; 2 — наращиваемая арматура; 3 — дополнительный слой бетона; 4 — штрабы; 5 — подвесная опалубка; 6 — шумо- и виброзащитные плиты
Наращивание снизу выполняется путем установки дополнительной арматуры, которая через коротыши приваривается к существующей, а затем производится торкретирование или обетонирование с устройством опалубки. при наращивании "новый" бетон оказывается в сжатой зоне сечения, следовательно, эффективность усиления будет тем заметнее, чем выше класс бетона и его толщина.
Значительное увеличение несущей способности монолитных перекрытий достигается при их усилении с изменением расчетной схемы. Усиление перекрытий данным способом весьма рационально, рентабельно и просто. Изменение расчетной схемы перекрытий без изменения напряженно деформированного состояния может быть достигнуто разгружением конструкций с передачей нагрузки на другие элементы, а также включением в совместную работу плиты и балок.
Изменение напряженного состояния конструкции происходит при усилении шпренгельными системами с предварительным напряжением затяжек.
Варианты усиления монолитного безбалочного и ребристого перекрытия представлены на рис. 4 – 7.
Рис.4. Усиление монолитного безбалочного перекрытия переустройством в плиту, опертую по контуру: 1 – плита существующего безбалочного перекрытия; 2 – капители безбалочного перекрытия; 3 – колонны каркаса; 4 – опорные столики в виде железобетонных обойм вокруг колонн; 5 – разгружающие металлические балки; 6 – шов между разгружающими балками и усиливаемой плитой, зачеканенный цементно-песчаным раствором.
Рис.5. Усиление балок монолитного железобетонного перекрытия подведением разгружающих
балок на хомутах: 1 – усиливаемая балка; 2 – разгружающая металлическая балка; 3 – ребра жесткости;
4 –хомуты для крепления разгружающей балки; 5 – пластина-держатель хомутов; 6 – отверстия, просверленные в плите для пропуска хомутов; 7 – пластины клинья для включения разгружающих балок в работу
Рис.6. Усиление балок монолитного железобетонного перекрытия устройством железобетонной обоймы:
1 –усиливаемые второстепенные балки; 2 – главные балки; 3 – плита; 4 – железобетонная обойма;
5 – продольная арматура обоймы; 6 – хомуты обоймы; 7 – отверстия, просверленные в плите для пропуска хомутов и укладки бетона; 8 – поверхность балок, подготовленная к бетонированию
Рис.6а. Усиление главных балок монолитного железобетонного перекрытия установкой стяжных хомутов на опоре: 1 – усиливаемая главная балка; 2 – второстепенные балки; 3 –плита; 4 – металлические стяжные хомуты с гайками; 5 – прокладка из уголка; 6 – прокладка-шайба; 7 – отверстия, просверленные в плите для пропуска хомутов; 8 – металлическая планка
Усиление монолитных ребристых плит перекрытий может осуществляться: устройством монолитной железобетонной плиты сверху существующей; подведением монолитных железобетонных ребер снизу существующей плиты; подведением металлических ребер, опирающихся на устраиваемую одновременно железобетонную рубашку балок перекрытия; подвеской металлических ребер снизу плиты (рис.7). Подведенные монолитные железобетонные ребра должны опираться на существующие балки перекрытия, для чего в последних делаются пазы на уровне низа дополнительных ребер.
Рис. 8. Полное разгружение плиты монолитного перекрытия ребристыми плитами
1 - разгружаемая плита; 2 - разгружающая конструкция; 3 - элементы крепления; 4 - ригель; 5 - прокладки из уголков
Фиксирующие элементы для горизонтальной плоскости пропускаются через отверстия в перекрытии так, чтобы нагрузка от них передавалась на разгружаемые конструкции.
При полном разгружении элементов конструкций необходимо обязательно предусматривать зазор между разгружающими и разгружаемыми элементами для обеспечения свободного прогиба разгружающего элемента.
Если в результате установки разгружающих элементов сверху перекрытий создаются различный уровень пола или стесненные габариты производственных помещений, возможна установке или подвеска элементов снизу перекрытий. Нагрузку на конструкции разгружения в этих случаях передают с помощью стоек, пропущенных через отверстия, пробитые в существующем перекрытии. Разгружающие конструкции, устанавливаемые снизу перекрытий на существующие колонны или подвешиваемые к главным балкам, рекомендуется проектировать металлическими. При использовании конструкций полного разгружения следует учитывать изменение расчетной схемы.