Усиление балок с нормальными трещинами
Кроме рассмотренных случаев повышения прочности перекрытия слоем армированного бетона, возможно его усиление стальными балками и фермами, частично или полностью воспринимающими полезную нагрузку.
Усиление зоны стыка плит перекрытия с ригелем при малой площадке опирания показано на рис.3.4. Принцип усиления основан на устройстве под аварийной плитой опорного столика, подвешиваемого на стальной пластине или тяжах, закрепленных в полках смежных плит. Для более надежного заанкеривания тяжей возможна также их приварка к монтажным петлям панели.
Рис. 3.4. 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;
6 – монтажный болт; 7 – ребристая панель;
8 – бетонный пол; 9 – пластина; 10 – стальной тяж;
11 – пластина опорного столика; 12 — ребро жесткости
Усиление железобетонных балок
Важным обстоятельством при выборе метода усиления является характер трещин, образующихся на боковой поверхности балок. Так, балки с чрезмерно раскрытыми нормальными трещинами усиливаются в пролете подведением упругих или жестких опор или подваркой дополнительной арматуры, а балки с наклонными трещинами — стальной обоймой или кронштейнами.
Усиление балок с нормальными трещинами
Усиление балок промежуточной упругой опорой, в качестве которой обычно используется балка (ферма), опирающаяся на самостоятельные опоры, широко применяется при усилении перекрытий производственных зданий, воспринимающих большие технологические нагрузки. Конструкция усиления представлена в табл.3.2.
Усиление производится в следующем порядке:
— 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.
Усиление балок промежуточной опорой
| № | Способ усиления. | Элементы усиления | |
| п/п | Эскиз усиления | № поз. | Общие сведения |
Упругой опорой (балкой)  | Стальная балка 2 [ 12. 27 | ||
| Стальные пластины (клинья) 8=4. 10 | |||
| b=50. 80 δ=4…6 | |||
Упругой опорой (фермой)  | 2[75…150 | ||
| [12. 18 | |||
| [10. 20 | |||
| [14. 18 | |||
| b=80. 100 δ=8…12 | |||
Жесткой опорой (стойкой)  | Стойка | ||
| Гнутый швеллер | |||
| δ=8. 10 | |||
| Стальная пластина (клин) δ=4. 10 | |||
Жесткой опорой (подкосами)  | Подкосы 2[16. 27 | ||
| Стальная пластина δ=10. 12 | |||
| Гнутый швеллер δ=10. 12 | |||
| Стальная пластин; δ=10. 12 |
Наиболее простым в техническом исполнении является усиление балок подведением промежуточной жесткой опоры в виде стойки или подкосов. 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 и его основании с целью избежания просадки. Уплотнение производится гидродомкратами таким образом, чтобы давление на грунт было не менее давления под подошвой фундамента. В табл.3.2., п.3 и 4 приведены конструкции жестких опор, широко применяемые в практике усиления. Кроме указанных, можно использовать кирпичные столбы, стальные трубы, наполненные бетоном, и другие профили.
Работы по усилению ригеля выполняются в следующем порядке:
— уплотнение грунта и устройство фундамента;
— разгрузка перекрытия в зоне усиления балки;
— установка опорной конструкции на фундамент;
— включение промежуточной опоры в работу путем подклинивания или поддомкрачивания.
Усиление балок предварительно напряженными затяжками широко используется при реконструкции 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 АIII, АIV 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.
В табл.3.5, п.1 и 2 рассмотрены варианты усиления балки шпренгельной и горизонтальной затяжками, при наличии в балке нормальных трещин.
Работа по усилению производится в следующем порядке:
— заготавливаются детали усиления: стержни, натягивающие муфты (гайки), анкерные устройства;
— максимально разгружается перекрытие в зоне усиления балки;
— монтируются элементы конструкции усиления (поз. 1-6, габл.3.5, п.1);
— производится натяжение затяжки механическим или электромеханическим способами;
— все элементы конструкции усиления окрашиваются защитными покрытиями: эмалью, перхлорвиниловым лаком и др.
Источник
Усиление железобетонных балок с нормальными трещинами
Петрозаводский Государственный Университет
Кафедра строительных конструкций, оснований и фундаментов
Усиление ж/б балок с нормальными трещинами
по курсу: « Реконструкция зданий и сооружений»
Выполнил: студент гр.51502
Принял: Таничева Н.В
Содержание:
1 Исходные данные 4
2 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия 4
2.1 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия упругой промежуточной опорой 4
1 Определение изгибающих моментов М1, М2 4
2 Определение высоты сжатой зоны бетона 5
3 Определение относительной высоты сжатой зоны, исходя из условий равновесия 5
4 Проверка несущей способности балки по нормальному сечения 5
5 Определение Мр в середине пролета в результате подведения упругой опоры 6
6 Определение Р в середине пролета в результате подведения упругой опоры 6
7 Определение прогибов конструкции 6
8 Определение момента инерции ж/б сечения 6
9 Подбор сечения балки упругой опоры 6
2.2 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия подведением жесткой опоры 7
1 Вычисление моментов 7
2 Проверка достаточности арматуры в верхней части сечения 8
2.1 Определение высоты сжатой зоны бетона 8
2.2 Несущая способность опорного сечения балки 8
2.3 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия с помощью предварительно-напряженных затяжек 9
1 Определение приведенной площади армирования 9
2 Вычисление приведенной высоты сечения 9
3 Определение высоты сжатой зоны бетона, усиленная затяжками 10
4 4 Проверка ограничения, которое накладывается на высоту сжатой зоны изгибающих элементов 10
5 Определение относительной высоты сжатой зоны 10
6 Определение момента способного выдержать сечением 11
7 Определение усилия необходимого для предварительного натяжения затяжек 11
Список литературы: 12
1 Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные для расчета
Принятые материалы и их характеристики:
2 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия
2.1 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия упругой промежуточной опорой
Рисунок 1 – Расчетная схема ригеля
М1-изгибающий момент в середине пролета балки от существующей нагрузки
М2-от нагрузки после усиления
q2 – нагрузка после усиления (по заданию);
2 Определение высоты сжатой зоны бетона
RS – расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению;
AS – площадь продольной арматуры;
Rb – расчетное сопротивление бетона на сжатие;
— коэффициент условия работы бетона по СНиП 2.03.01-84*;
b – ширина расчетного сечения.
3 Определение относительной высоты сжатой зоны, исходя из условий равновесия
h0 = h — a = 60 – 4,85 = 55,15 см – рабочая высота сечения,
— расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до ближайшей грани сечения ( по п.5.5[1]);
Рисунок 3 – Сечение подпирающей балки
2.2 Усиление ригеля междуэтажного перекрытия подведением жесткой опоры
При подведении жесткой опоры для усиления ригеля изменится его расчетная схема.
При этом также изменится эпюра изгибающих моментов, и в середине пролета появится момент с противоположным знаком.
1 Вычисление моментов
Несущая способность балки до усиления составляет:
Так как момент от внешней нагрузки несущей способности конструкции не достаточно для восприятия внешней нагрузки в качестве усиления предусмотрено жесткую опору, которую располагают по середине пролета балки.
2 Проверка достаточности арматуры в верхней части сечения
В верхней части исходя из задания, установлена арматура 2 10 AI с RS = 225МПа; АS = 157мм 2 .
2.1 Определение высоты сжатой зоны бетона
RS – расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению;
AS – площадь продольной арматуры;
Rb – расчетное сопротивление бетона на сжатие;
— коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;
b – ширина расчетного сечения.
2.2 Несущая способность опорного сечения балки
т.к. > — то в результате усиления на опоре образуется пластический шарнир, который вызывает пластические перераспределения усилий в эпюре «Мр». Снижение опорного момента в результате образования пластического шарнира составляет:
Пластическое перераспределение эпюры «Мр» эквивалентно прибавлению к ней треугольной эпюры с ординатой в вершине . Ордината эпюры на расстоянии 0.425l2 составляет:
Ордината эпюры «Мр» в пролете в результате пластического перераспределения составит:
Расчет подпирающей опоры
ж/б колонна 200х200, В15
По отношению L0/H и N1/N по таблице 26,27 стр. 140 определяем значение коэффициентов
Вычисляем прочность ригеля после усиления его подведением опоры:
определение усилия, которое способна выдержать колонна:
Проверка условия N=94,5 кН (AIV) – расчетное сопротивление арматуры класса AIV;
RS (AIII) – расчетное сопротивление арматуры класса AIII;
Az – площадь арматуры, применяемой в качестве затяжек.
Рисунок 8 – Сечение элемента: а) до усиления, б) после усиления
2 Вычисление приведенной высоты сечения
AS – площадь продольной арматуры ригеля;
Azn – приведенная площадь продольной арматуры с учетом затяжек;
hoz – приведенная высота сечения с учетом введения в конструкцию ригеля затяжек;
— коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;
b – ширина расчетного сечения.
Определение высоты сжатой зоны бетона, усиленная затяжками
RS – расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению;
AS – площадь продольной арматуры в ригеле;
Azn – приведенная площадь продольной арматуры с учетом затяжек;
Rb – расчетное сопротивление бетона на сжатие;
— коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки;
b – ширина расчетного сечения.
4 Проверка ограничения, которое накладывается на высоту сжатой зоны изгибающих элементов
— характеристика сжатой зоны бетона;
5 Определение относительной высоты сжатой зоны
— напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для данного класса, в нашем случае = RS;
— предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, по п. 3.12*[1].
т.к. > , условие выполняется
6 Определение момента способного выдержать сечением
т.к. > — то значит, действующая нагрузка будет воспринята конструкцией и положение затяжек оставляем без изменений
7 Определение усилия необходимого для предварительного натяжения затяжек
Данное усилие определяется исходя из следующего отношения:
По таблице определяем необходимую величину предварительного напряжения затяжек:
Тогда усилие необходимое для натяжения затяжек будет:
— нормативное сопротивление арматуры растяжению по таблице 19*
Список литературы:
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции/Госстрой СССР. — М.:ЦИТП Госстроя СССР,1989. — 80с.
Мандриков А.П. Примеры расчета железобетонных конструкций: Учебное пособие для техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Стройиздат, 1989.
Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. — М.: Стройиздат,1985.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-86). – М.: ЦИТП, 1989.
Источник
