регистрация компании дать объявление быстрый поиск лента публикаций восстановление доступа о портале
    
Строительный портал СтройПлан.ру
Подбор проекта Новости отраслиПубликации
 
КОРЗИНА (0)  
 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  

НИИСП ГОССТРОЯ УССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА ГОССТРОЯ УССР

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УСИЛЕНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПОД НАГРУЗКОЙ В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ

Одобрены Ученым советом Луганского филиала НИИСП Госстроя УССР
(протокол № 6 от 05.06.90)

КИЕВ 1990

Изложены особенности проектирования и устройства конструкций усиления под нагрузкой. Приводятся методика расчета, рекомендуемые конструктивные решения, системы опалубок и средства механизации .

Для работников проектных, проектно-технологических и производственных организаций, занимающихся вопросами усиления железобетонных конструкций.

Разработаны Луганским филиалом НИИСП Госстроя УССР (канд. техн. наук А.С. Файвусович, инженеры Л.Л. Михеева, М.Н. Волошко), НИИСК Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А.Б. Голышев, канд. техн. наук А.В. Харченко), Харьковским Промстрой-НИИпроектом Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Ю.Д. Кузнецов, Е.А. Рабинович, В.Л. Благов), НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф.. В.А. Клевцов, кандидаты техн. наук Л.И. Будагянц, А.С. Рагольский).

Замечания и предложения направлять по адресу: 348031, Луганск-31, квартал Димитрова, 23а, филиал НИИСП Госстроя УССР.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. РАСЧЕТ УСИЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ УСИЛЕНИЯ (ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБОЙМ)

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

6. ПРИЕМКА УСИЛЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ КОЛОН, УСИЛЕННОЙ ОБОЙМОЙ ИЗ ОБЫЧНОГО БЕТОНА

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ КОЛОННЫ, УСИЛЕННОЙ ОБОЙМОЙ ИЗ САМОНАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ КОЛОННЫ, УСИЛЕННОЙ НАРАЩИВАНИЕМ ИЗ ОБЫЧНОГО БЕТОНА

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 КОНТРОЛЬ САМОНАПРЯЖЕНИЯ НАПРЯГАЮЩЕГО БЕТОНА

Литература

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации распространяются на железобетонные элементы, работающие преимущественно на сжатие, усиливаемые замкнутыми обоймами, односторонними наращиваниями или рубашками, при статических и повторно-переменных воздействиях преимущественно в условиях реконструкции и технического перевооружения.

1.2. Настоящие рекомендации разработаны на основе СНиП 2.03.01-84 [1] и СНиП 2.01.07-85 [2], «Пособия по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций [8]; РСН 342-86[4]; Рекомендаций по усилению железобетонных конструкций зданий и сооружений реконструируемых предприятий [13]; материалов экспериментально-теоретических исследований сборно-монолитных конструкций, выполненных в НИИСК Госстроя СССР [5, 6, 14, 16].

1.3. Конструкции, усиливаемые без разгружения в момент усиления, должны иметь по условиям безопасного ведения работ следующие соотношения предельной и действующей нагрузок:

колонны, стойки и другие сжатые элементы, воспринимающие статические нагрузки,; колонны и стойки, воспринимающие динамические нагрузки,  (динамические нагрузки при производстве работ должны быть сняты). Здесь N - фактическая нагрузка воспринимаемая усиливаемой конструкцией, по материалам обследования; NU - предельная (разрушающая) нагрузка, воспринимаемая усиливаемой конструкцией, установленная расчетом по материалам обследования.

При соединении дополнительной и основной (существующей) арматуры сваркой площадь арматуры, вводимой в расчет на нагрузки в процессе усиления, должна приниматься без учета площади сечения свариваемого стержня, усиливаемой конструкции.

1.4. Проектирование конструкций усиления следует вести в соответствии с требованиями [1].

Обоймы из напрягающего бетона рекомендуется применять в зданиях и помещениях при относительной влажности более 70 % и уровне загружения усиливаемой конструкции N > 0,6NU

Бетоны на напрягающих цементах (НЦ) (напрягающие бетоны) применяются для усиления железобетонных конструкций под нагрузкой c целью включения в восприятие этой нагрузки и частичного перераспределения ее с существующей конструкции на конструкции усиления в процессе твердения и расширения (самонапряжения) напрягающего бетона.

Самонапряжение конструкции, выполненной из бетона на НЦ - это предварительное напряжение, т.е. начальное обжатие бетона, возникающее, при упругом ограничении его расширения находящейся в нем арматурой, усиливаемой конструкцией и другими элементами. Одновременной помощью напрягающего бетона может быть обеспечена водонепроницаемость и защита конструкции от агрессивных сред.

1.5. При применении напрягающего бетона следует руководствоваться требованиями [1] и [8] - в части назначения классов по прочности на сжатие и растяжение, проектных марок и других расчетных характеристик, особенностей расчета и проектирования самонапряженных железобетонных конструкций усиления; ТУ-67-938-87 - в части требований к материалам, составам, контроля качества бетонной смеси и технологии производства работ; а также соответствующими стандартами, строительными нормами и другими документами, нормирующими требования к конструкциям, материалам, изделиям и методам их возведения и испытания.

1.6. Для усиления конструкций следует применять тяжелые и мелкозернистые напрягающие бетоны следующих классов по прочности на сжатие: В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; по прочности на осевое растяжение: Вt2; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2; Вt3,6; Вt 4; марок по самонапряжению: Sp0,6; Sp0,8; Sp1; Sp1,2; Sp1,5; Sp2; Sp2,5; Sp3.

Примечание. За марку бетона по самонапряжению принимается среднее значение предварительного напряжения (сжатия) в бетоне, МПа, развивающегося при его твердении в результате расширения при коэффициенте продольного армирования μ = 0,01. Марка по водонепроницаемости для тяжелого и мелкозернистого напрягающего бетона обеспечивается не ниже W12.

1.7. Разгружение конструкций (если оно необходимо) должно производиться, как правило, до уровня 0,65 расчетной нагрузки, но не ниже 0,1-0,2 NU, во избежание появления растягивающие напряжений в бетоне в результате упругого последействия арматуры.

1.8. В приложениях 1, 2, 3 приведены примеры расчетов прочности колонны соответственно усиленной обоймой из обычного бетона, усиленной обоймой из самонапряженного железобетона и усиленной наращиванием из обычного бетона.

2. РАСЧЕТ УСИЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1. Расчет сечений, нормальных к продольной оси конструкции, выполняют в соответствии с пп. 3. 10-3.20, 3.24-3.28 [1].При этом в пп. 3.15, 3.16, 3.20, 3.24, 3.27 и 3.28 [1] под значениями внешних нагрузок следует понимать сумму внешних усилий, приложенных до и после приобретения монолитным бетоном заданной прочности. Если величина нагрузки превышает 65 % от расчетной, то согласно п. 6.28 [1] дополнительно для расчетных характеристик бетона принимают коэффициенты условий работы γbr1 = 0,9,. арматуры γsr1 = 0,9.

Минимальный класс бетона для элементов усиления назначают в соответствии с п. 6.39 [1].

2.2. При наличии в сжатой зоне сечения двух или более бетонов различных классов (рис. 1) в расчет вводят приведенный бетон, расчетное сопротивление которого определяют по формулам:

Рис.1. Напряженно-деформированное состояние железобетонного элемента при усилении монолитной обоймой:
a - поперечное сечение; б - эпюра деформаций и напряжений до омоноличивания; в - то же, после омоноличивания и догружения; г - эквивалентная эпюра напряжений для приведенного бетона; 1 - усиливаемый элемент; 2 т бетон монолитной обоймы

при частично сжатом сечении (ξ < 1,1 ω)

;                                                                                        (1)

при полностью сжатом сечении (ξ ≥ 1,1 ω)

,                                     (2)

где  - расчетное сопротивление i-го бетона; A, Ai - площадь соответственно нормального сечения конструкции и части сечения, образованной i-м бетоном; S, Si - статический момент соответственно площади сжатой зоны бетона и ее части, образованной i-м бетоном, относительно нейтральной оси при ξ = ξRmax (значение ξRmax определяется по формуле (25) [1] при ω > ωmax, где ωmax - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле (26) [1] при значении Rb , равном расчетному сопротивлению наименее прочного бетона).

Значение характеристики сжатой зоны приведенного бетона ω, используемое в формуле (2), а также для выявления случая напряженного состояния сечения (частично сжатое сечение или полностью), определяют по формуле (26) [1] при значении Rb, вычисленном по формуле (1).

Значение ξ в формуле (2) допускается принимать по результатам расчета, выполненного с использованием значения Rb, вычисленного по формуле (1).

Расчет прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента, также допускается производить в соответствии с указаниями [9].

2.3. При определении граничных значений относительной высоты сжатой зоны по пп. 3.12, 3.28 [1] в формулах (25) и (69) вместо σSR (σSRi), σS,eli принимают

,                                                                            (3)

где  - напряжения в арматуре от внешней нагрузки, приложенной до омоноличивания, при коэффициенте надежности γj > 1. Значения  определяют при наличии начальных трещин в растянутой от полных усилий зоне усиливаемого элемента - по формулам п. 4.15 [1], при отсутствии таких трещин - по формулам сопротивления упругих материалов (в этом случае допускается принимать  = 0),

2.4. При определении напряжений в арматурных стержнях по п. 3.28 [1] в формуле (67) вместо  принимают

,                                                                                    (4)

причем значение  определяется по п. 2.3 настоящих рекомендаций и вводится в расчет со своим знаком.

2.5. При учете влияния прогиба конструкции на ее прочность в соответствии с п. 3.24 [1] условная критическая сила принимается, равной

,                                      (5)

где  - начальный модуль упругости наиболее прочного из составляющих бетонов;  - момент инерции бетонного сечения, приведенного (по модулю упругости) к наиболее прочному из составляющих бетонов; λ = Es/.

Остальные величины, входящие в формулу (5) принимают в соответствии с п. 3.24 [1].

2.6. Расчет железобетонных конструкций на выносливость, усиленных монолитными обоймами, односторонними наращиваниями или рубашками, выполняют исходя из следующих допущений:

напряжения в бетоне и арматуре определяют как для упругого тела по приведенным сечениям от действия внешних сил и усилия предварительного обжатия. Неупругие деформации в сжатой зоне бетона учитывают снижением величины модуля упругости бетона;

при невыполнении условия σbt,maxRbt,max площадь приведенного сечения определяют без учета растянутой зоны сечения;

максимальные напряжения в бетоне и арматуре не должны превосходить соответствующих расчетных сопротивлений Rb,mon, Rs.mon, умноженных на коэффициенты условий работы γb1 и γs3; при наличии сварных соединений арматуры - также на коэффициент условий работы γs4. Значения коэффициентов следует принимать по таблицам 16, 25, 26[1].

В случаях, оговоренных в п. 6.28 [1], должны быть учтены коэффициенты условий работы γbr1 и γsr1.

Расчет рекомендуется выполнять в излагаемой ниже последовательности.

Определяют пониженные значения нормативных нагрузок от кранов согласно п. 4.18 [2] или значения польсирующих нагрузок.

Находят минимальные и максимальные усилия от действия подвижной или пульсирующей нагрузок (Мmах, Fmax, Mmin, Fmin).

Определяют напряжения в крайнем растянутом волокне сечения в предположении отсутствия трещин

                                                            (6)

где Ared, Jred, Yred - характеристики приведенного сечения конструкции, вычисляемые с учетом коэффициента L', принимаемого согласно п. 3.47 [1]; hmon - высота монолитного бетона.

Если σbt,max > 0, продолжают расчет в предположении работы железобетона без трещин, иначе проверяют условие | σbt,max| ≤ Rbt,mon в случае невыполнения этого условия вычисляют положение нулевой линии, площадь и момент инерции приведенного сечения с учетом образования трещин.

Определяют положение нулевой линии из решения уравнения:

,                                                                                        (7)

где Sb, Ss,i - статические моменты сжатой зоны бетона и i-го ряда арматуры относительно нейтральной оси (статический момент сжатой арматуры принимается со знаком "+" растянутой "-").

Определяют площадь и момент инерции приведенного сечения:

,                                                                      (8)

,                                                                       (9)

Определяют напряжения в крайней сжатой фибре сечения:

;                                                                          (10)

.                                                                           (11)

Определяют коэффициент асимметрии цикла:

.                                                                                              (12)

Коэффициент условий работы бетона γb1 принимают по табл. 16 [1].

Проверяют соблюдение неравенства:

 < Rb,max·γb1                                                                                     (13)

В случаях, оговоренных в п. 6.28 [1], правая часть неравенства (13) умножается на коэффициент γbr1.

При невыполнении этого условия следует изменить сечение монолитной обоймы или изменить класс бетона обоймы по прочности на осевое сжатие.

Определяют напряжения в растянутой арматуре и коэффициент асимметрии цикла:

;                                                 (14)

;                                                  (15)

.                                                                                              (16)

По таблицам 25, 26 [1] находят γsr3 и γsr4, проверяют соблюдение неравенства:

 < Rs,mon·γsr3·γsr4                                                                                (17)

В случаях, оговоренных в п. 6.28 [1] , правая часть неравенства (17) умножается также на коэффициент γsr1.

При невыполнении условия (17) рекомендуется увеличить сечение или изменить класс арматуры.

2.7. Расчет прочности контакта усиливаемого элемента и монолитной обоймы производится исходя, из следующих предпосылок [14]:

контактный слой рассматривается как дисперсная система, состоящая из нормальных и сдвиговых связей. При этом считается, что нормальные связи абсолютно жесткие, а сдвиговые обладают упруго-пластической податливостью;

в качестве критерия исчерпания сопротивления контактного слоя при поликомпонентных контактах (за исключением шпоночных) принимается нарушение сплошности контактного слоя; при шпоночных контактах - срез бетона шпонок на уровне указанного слоя.

Расчет рекомендуется выполнять в излагаемой ниже последовательности.

Определяют касательные напряжения, действующие в плоскости сдвига, как для упругого тела при максимальном и минимальном значениях Q.

;                                                                             (18)

где  - статический момент части сечения отсекаемой плоскостью сдвига относительно центра тяжести приведенного сечения.

Вычисляют суммарное сопротивление сдвигу [5]:

τsh = τgr + τf + τs + τk;                                                                                 (19)

где τgr

- сопротивление за счет сцепления и механического зацепления τgr = k1·k2·Rbt,mon;

τf

 - сопротивление за счет трения; τf = k1·σу

τs

- сопротивления за счет работы поперечной арматуры на срез

,

здесь Аsw - площадь сечения поперечной арматуры; Ssw - шаг хомутов; τk - сопротивление за счет работы бетонных шпонок на срез τk = 2k2·Rbt,mon; k1 - характеристика поверхности контакта, определяемая по табл. 1; k2 - характеристика поперечного армирования, определяемая по табл. 2.; k3 = 0,63 - коэффициент трения бетона о бетон; σу - напряжение в плоскости, перпендикулярной плоскости сдвига, возникающее от действия поперечных сил на участке сдвига и обжатия предварительно напряженными хомутами (если таковые имеются). Значения коэффициентов k1 и k2 приняты по [5].

Определяют количество циклов до разрушения, характеризующих долговечность конструкций [16]:

lgnu = 9,34 - 8,67X1 + 1,58X2 + 0,067X3;                                                 (20)

где nu - количество циклов до разрушения;

- уровень нагрузки:

- коэффициент асимметрии цикла;

X3 - частота приложения нагрузки, Гц.

Таблица 1

Состояние поверхности контакта сборного элемента:

Значение k1 для класса бетона усиления по прочности

BI2,5

BI5

B30

Поверхность гладкая, сухая; контакт между бетонами осуществляется по нескольким плоскостям

0,9

1,2

1,0

То же, контакт плоский

0,6

0,6

0,5

Поверхность шероховатая, сухая; контакт осуществляется по нескольким плоскостям

1,2

1,6

1,3

То же, контакт плоский

0,8

0,8

0,6

Примечания: 1. Под гладкой подразумевается поверхность как отпечаток деревянной опалубки или заглаженная, вручную по свежему бетону; под шероховатой - поверхность, имеющая искусственные или естественные выступы высотой (или впадины глубиной) до 10 мм.

2. Выступы высотой (или впадины глубиной) 10 мм и более рассматриваются как шпонки,

3. Сопротивление сдвигу за счет сцепления и механического зацепления бетонов контакта, полученного как отпечаток металлической опалубки, не учитывают.

Таблица 2

Значения коэффициента К2 для поперечных стержней диаметром, мм

3

4

5

6

7

8

10

12

16

25

2,2

2,0

1,8

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,1

1,0

2.8. При усилении колонн обоймами из напрягающего бетона после приобретения им заданной прочности необходимо оценивать состояние конструкций на действие нагрузок в момент усиления и на эксплуатационные (с целью ограничения предварительных напряжений в арматуре).

Расчет рекомендуется выполнять в такой последовательности.

Согласно исходным данным принимают физико-механические характеристики "старого" бетона, арматурной стали усиливаемой колонны и монолитной обоймы (Rs,bl, Rs,bs, Es,bl, Es,bs) марку бетона по самонапряжению Sp (Rbs).

Определяют напряжения обжатия бетона в процессе самонапряжения

.                                                                                    (21)

где  - площадь обоймы из напрягающего бетона;  - площадь "старого" бетона;  - площадь арматуры, рас-г положенной соответственно в монолитном и "старом" бетоне,  - расчетное самонапряжение бетона, принимается по табл. 3 [8];

 - коэффициент, принимаемый равным при армировании: одноосном - 1,0, двухосном - 1,2.

Для конструкций» выполняемых с применением НЦ-20, во всех случаях принимается  = 1,0.

Вычисляют предварительное напряжение в арматуре обоймы

                                                                                   (22)

При невыполнении условия (22) следует принять арматуру более высокого» класса для армирования обоймы или увеличить ее количество.

Находят усилие разгрузки, перераспределяющееся со стойки на самонапряженную обойму:

Ndum = σpr·As,bs                                                                                           (23)

Усилие разгрузки должно быть воспринято конструктивными упорами по торцам стойки. Если таковые отсутствуют, должно выполняться условие, обеспечивающее надежное сцепление обоймы и усиливаемой стойки:

Ndum ≤ (k1·Rbt + k3·p·Н,                                                                     (24)

где k1, и k3 - принимаются по п. 2.7; Rbt - меньшее из значений прочности на растяжение "старого" и напрягающего бетонов;  - напряжения поперечного обжатия:

здесь  - коэффициент поперечного армирования; p и H - соответственно периметр и высота усиливаемого участка.

Усилие после разгружения не должно превышать действующую нагрузку на колонну до приобретения бетоном обоймы проектной прочности. В противном случае следует перепроектировать обойму с целью уменьшения Ndum.

После приобретения бетоном усиления заданной прочности расчет составного сечения производится на действие всей нагрузки по п. 2.1 - 2.5 настоящих рекомендаций.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИЯМ УСИЛЕНИЯ (ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБОЙМ)

3.1. Для усиления железобетонных конструкций под нагрузкой применяют обоймы с однородным (рис. 2, а, 6, в) и двухрядным (рис. 2, г) расположением арматуры и рубашки (рис. 2, д). При однорядном размещении дополнительная арматура может соединяться с основной сваркой либо без сварки при передаче воздействий через силы сцепления "старого" и "нового" бетонов.

При усилении элементов большой несущей способности (больших размеров сечений) может применяться как однорядное (см. рис. 2, в), так и двухрядное расположение арматуры; В последнем случае устойчивость стержней обеспечивается либо установкой анкеров, заделываемых в тело усиливаемой конструкции, либо постановкой шпилек, соединяющих плоские каркасы в объемный каркас (см. рис. 2, г).

Рис.2. Обоймы усиления:
а, б, в - обоймы с однорядным армированием; г - то же, с двухрядным расположением арматуры; д - рубашка; 1 - усиливаемая колонна; 2 - арматура усиления; 3 - арматурный каркас; 4 -шпилька; 5 - угловой стержень

3.2. При усилении односторонними наращиваниями может применяться соединение дополнительной арматуры с основной как сваркой (рис. 3, а), так и без сварки с использованием наружных предварительно напряженных хомутов (в основном при коррозионном разрушении хомутов и рабочей арматуры усиливаемой конструкции) (рис. 3, 6).

Расстояние между предварительно напряженными шпильками при армировании жесткой арматурой принимается по расчету (по конструктивным требованиям максимальное расстояние между ними не должно превышать 5d, где d - толщина наращивания).

Для улучшения совместной работы "нового" бетона со "старым" одностороннее наращивание, как правило, следует выполнять из напрягающего бетона.

Рис.3. Соединения дополнительной арматуры с основной:
а - соединение сваркой; б - то же, с использованием предварительно напряженных хомутов;. 1 - дополнительная арматура; 2 -существующая арматура; 3 - усиливаемая колонна; 4 - скоба; 5 -арматурный каркас; 6 - предварительно напряженный хомут; 7 -упорный швеллер

3.3. Армирование обойм, наращиваний в зависимости от условий производства работ принимается либо в виде одиночных стержней, либо каркасами (в зависимости от стесненности фронта работ). Наиболее рационально армирование каркасами, в том числе укрупненными с жесткой арматурой и монтажными элементами, обеспечивающими их пространственную жесткость в процессе монтажа.

3.4. Основным способом фиксации дополнительной арматуры в проектном положении является ее жесткое закрепление к телу конструкции или существующей арматуре, примерно через 2 м по высоте.

3.5. Стыки рабочей арматуры для снижения трудоемкости выполнения работ, как правило, следует осуществлять "внахлестку" без сварки (рис. 4).

Рис.4.Стыки рабочей дополнительной арматуры:
1 - усиливаемая колонна; 2 - арматура усиления

3.6. Арматурные каркасы должны удовлетворять требованиям индустриального изготовления (допускать изготовление на точечных машинах, с использованием подвесных сварочных клещей и в минимальных объемах с использованием ручной дуговой электросварки).

3.7. Минимальная толщина стенок обойм, наращиваний назначается с учетом конструктивных и технологических требований:

по конструктивным требованиям минимальная толщина стенок обойм должна быть не менее 50 мм;

по условиям производства работ минимальная толщина должна составлять при устройстве обойм торкретированием δmin = 50 мм;

при поярусном бетонировании в щитовой опалубке высотой до 1м δmin = 80 мм; при бетонировании в опалубке с навесными вибраторами высотой Н4 м δmin = 100 мм; при бетонировании в опалубке с навесными вибраторами высотой 4 < Н10 м δmin = 200 мм.

Если стенка обоймы имеет переменную по сечению толщину, то в расчете принимается ее размер на большем участке периметра поперечного сечения усиливаемой конструкции.

3.8. При усилении железобетонных колонн стальными обоймами, включаемыми в работу упорными (винтовыми) устройствами, значение расчетной нагрузки, передаваемой на усиливаемую колонну, принимается по расчету. Рекомендуется назначать сечение обоймы, при котором обеспечивается наиболее полное использование ее прочности. Расчет и конструирование обойм выполняются в соответствии с указаниями [10, 13] .

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

4.1. При разработке технологии производства работ по усилению конструкций определяющими факторами являются стесненность фронта работ, особенности подачи материалов, заданная продолжительность выполнения работ, а также технологические особенности способа усиления, возможность использования существующего технологического оборудования или средств механизации.

Приведенные в настоящих рекомендациях варианты конструктивных и технологических решений по усилению железобетонных конструкций позволяют в каждом конкретном случае в зависимости от условий производства работ выбрать оптимальный метод усиления. В них учитывается возможность выполнения работ в крайне стесненных условиях без применения средств механизации (армирование одиночной арматурой; применение мелкощитовой облегченной опалубки, монтируемой вручную; уплотнение бетонной смеси глубинными вибраторами; подача бетонной смеси растворонасосами; бетонирование нагнетанием и др.) либо возможность выполнения работ без ограничений стесненности фронта работ (армирование плоскими или объемными каркасами; применение крупноразмерной щитовой или объемной опалубки с навесными вибраторами; подача бетонной смеси любым из известных способов и др.).

Рис.5. Типы опалубок:
а - мелкощитовая; б - крупноразмерная из Г-образных элементов с навесными вибраторами; в -крупноразмерная из П-образных элементов; I - палуба; 2 - продольные ребра; 3 - поперечные ребра; 4 - точки закрепления щита; 5 - усиливаемая колонна; 6 - арматура усиления; / - i-об­разный "элемент опалубки: 8 - место крепления навесного вибратора; 9 -замок для соединения Г-образных элементов; 10 - инвентарный подкос; 11 - упорный швеллер; 12 - шпилька; 13 - П - образный элемент опалубки

Опалубки для бетонирования железобетонных элементов усиления

4.2. Для устройства железобетонных элементов усиления преимущественно применяются мелкощитовая (рис. 5, а); щитовая, собираемая из отдельных элементов; крупноразмерная, в том числе из Г-образных элементов с навесными вибраторами (рис. 5, б) или П-образных элементов (рис. 5, в) опалубки.

4.3. При проектировании опалубок следует выбирать наиболее экономичные по расходу материалов расчетные схемы:

для опалубок балочного типа неразрезные с регулированием пролетных и опорных моментов; для опалубочных элементов в биде плит с ребрами в двух направлениях - ортотропные пластинки с трех- или четырехточечным закреплением (рис. 5, а).

Элементы большеразмерных неразъемных опалубок с системой перекрестных ребер рассматриваются как ортотропные пластинки с различными условиями закрепления на контуре (рис. 5, б). Расчет на балочной схеме допускается выполнять в виде исключения.

Для опалубок с различными материалами палубы и ребер необходимо предусматривать обеспечение их совместной работы путем постановки конструктивных соединительных элементов, сварки и др.

4.4. Давление бетонной смеси на элементы опалубки при бетонировании конструкций усиления рекомендуется определять по модифицированной формуле [3], учитывающей дополнительно силы трения смеси на стенках опалубки:

P = (23,257 - 2,108So + 0,296)(6,75V + 19,5)k1k2,                             (25)

где So - характерный размер слоя; So = F/Sk; F - площадь сечения бетонируемой конструкции; Sk - периметр опалубленной поверхности с учетом поверхности старого бетона; kf1, k2 - коэффициенты, принимаемые по [3].

Формула (25) справедлива для значений So в интервале 0,05 ≤ So 0,3 м.

Для значений So лежащих в интервале 0,18 ≤ So ≤ 0,3,м, расчет давлений может выполняться по упрощенной формуле:

Р = (9,62So - 1,41)(6,75V + 19,5)k1k2.

4.5. При использовании опалубок с навесными вибраторами (Р = 50 Гц) минимальная амплитуда колебаний при полном заполнении бетонной смесью должна соответствовать значением, приведенным в табл. 3.

Таблица 3

Толщина слоя смеси, м

Минимальная амплитуда колебаний, мм, при подвижности смеси

П2

П3

0,1 - 0,15

0,1

0,05

0,15 - 0,25

0,3

0,15

4.6. Динамический расчет щитов опалубки с навесными вибраторами ведется на основе теории колебаний упругих систем, взаимодействующих с вязкоупругим слоем (бетонной смесью). При этом щит опалубки с навесными вибраторами рассматривается как ортотропная плита или балка (в зависимости от соотношения размеров щита в плане), а ячейка палубы между ребрами - как изотропная пластина.

Примечание. Ортотропная плита - имеющая по двум взаимно перпендикулярным направлениям различные свойства (например, жесткость, погонную массу); изотропная пластина - имеющая по всем направлениям в ее плоскости одинаковые свойства.

4.7. Целью динамического расчета опалубки являются достижение наибольших динамических давлений и интенсификация вследствие этого процесса бетонирования за счет выбора; на основе расчета оптимальных значений частот собственных колебаний ячеек палубы совместно со слоем бетонной смеси.

4.8. Рекомендуемые значения основного тона колебаний обшивки с бетонной смесью приведены в табл.4.

Таблица 4

Тип вибратора

Рекомендуемая частота собственных колебаний, Гц, при толщине слоя бетонной смеси, м

0,1

0,2

0,3

0,35

ИВ с частотой колебаний f = 50Гц

65

35

30

28

4.9. Определение частоты основного тона свободных колебаний обшивки с бетонной смесью выполняется в два этапа. Сначала определяется частота основного тона колебаний обшивки поддона без смеси f0 и затем в зависимости от толщины слоя смеси и ее упругих характеристик определяется частота основного тона колебаний палубы со смесью f1, которая сравнивается с частотами, приведенными в табл. 4.

4.10. Частоты f0 и f1 связаны между собой зависимостью:

,                                                                                (26)

где  и то - масса соответственно бетонной смеси и обшивки на единицу площади;  - безразмерный частотный коэффициент, зависящий: от толщины слоя смеси hδ и скороcти продольной волны С; . В тех случаях, когда частотные характеристики щита виброопалубки по условиям статического расчета имеют низкие значения, не позволяющие получить требуемое значение f1, в расчет (26) следует вводить последующие собственные частоты щита f2 - f5, так чтобы одно из значений f2 - f5 было близким к значениям частот, приведенным в табл. 4. Дальнейший расчет выполняется в соответствии с указаниями [12] .

4.11. Расчет вынужденных колебаний щита опалубки с навесным вибратором при полном заполнении опалубки смесью выполняется аналогично [12]. В этом случае жесткость пружин принимается равной нулю, а количество вибраторов принимается по фактической расчетной схеме (рис. 6).

Рис.6. Система вибратор-опалубка-бетонная смесьусиливаемая конструкция:
1 - усиливаемая колонна; 2 - арматура усиления; 3 - опалубка; 4 - навесной вибратор

Требования к материалам и составам бетонной смеси

4.12. Для усиления железобетонных конструкций под нагрузкой применяются обычный тяжелый и напрягающий бетоны [1], а также мелкозернистые бетоны, преимущественно с использованием напрягающих цементов. Материалы, применяемые для приготовления бетонных смесей, должны отвечать требованиям действующих нормативных документов, в том числе РСН 342-86 [4]

4.13. Для приготовления бетона самонапряженных конструкций усиления следует применять напрягающий цемент Щ-20, удовлетворяющий требованиям ТУ 21-20-18-80.

Допускается применение НЦ-40 (ТУ 21-20-18-80) и НЦ-10 (ТУ 21-20-48-82).

При приемке, транспортировании и складировании НЦ должны быть приняты меры, исключающие смешивание с другими вяжущими материалами.

4.14. В качестве мелких и крупных заполнителей для напрягающих бетонов следует  применять: щебень, гравий, щебень из гравия и песок природный и дробленый (ГОСТ 10268-80); гранулированный доменный шлак полусухой или мокрой грануляции (ГОСТ 3476-74); дробленый отвальный или специально отлитый доменный шлак (ГОСТ 5578-76).

4.15. Для регулирования и улучшения свойств бетонной смеси и бетона (улучшения удобоукладываемости смеси, сокращения расхода цемента, регулирования сроков схватывания, повышения морозостойкости) рекомендуется применять отдельные или комплексные добавки (ГОСТ 24211-80).

Назначение добавок следует производить в соответствии с табл. 5.

Таблица 5

Добавки

Нормативный документ

Рекомендуемое содержание, % от массы НЦ

Суперпластификаторы

Разжижитель С-3

ТУ 6-14-625-80

0,15 - 0,8

Меламино-формальде-гидная анионактивная смола МФ-АР

ТУ 6-05-1926-80

0,1 - 0,6

Декстрин

ГОСТ 6034-74

0,1 - 0,3

Пластифицирующие

Лигносульфонаты технические (бывшие СДБ)

ОСТ 13-183-83

0,1 - 0,5

Воздухововлекающие

СНВ

ТУ 81-05-75-74

0,01 - 0,04

Пластифицирующие-воздухововлекающие

Мылонафт

ГОСТ 13302-77

0,2 - 0,4

Щелочной сток ЩСПК (бывшие ПАЩ-1)

ТУ 13-03-488-84

0,2 - 0,6

ГКЖ-10

ТУ 6-02-696-72

0,1 - 0,5

ГКЖ-11

ТУ 6-02-696-72

0,1 -0,5

Примечания: 1. Суперпластификатор С-3 повышает подвижность бетонной смеси с 1-2 см до 16 см и более, или на 15-20 % уменьшает водопотребность тяжелых и мелкозернистых бетонов, на 10-20 % повышает его прочность либо снижает расход цемента на 10-15 %.

2. Пластификатор ЛСТ при повышенном расходе увеличивает сроки схватывания.

4.16. Подбор состава бетонной смеси из условия обеспечения заданной подвижности, прочности, морозостойкости и других требований производится в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86. В смесях, предназначенных для укладки методом напорного нагнетания, расход крупного заполнителя уменьшается на 30 % с эквивалентным увеличением расхода песка. Требования по удобоукладываемости назначаются в зависимости от типа применяемого бетононасоса.

Для приготовления бетонных смесей рекомендуется применить песок Мк = 1,6 - 2,6, для торкретирования Мк = 2,5, нагнетания, Мк = 2,0.

Ориентировочные составы бетона для устройства обойм усиления приведены в табл. 6. Они подлежат уточнению с учетом фактических свойств применяемых материалов.

Таблица 6.

Метод бетонирования

Состав смеси по весу

Примечание

Цемент

Песок

Щебень

В/Ц

Сухое торкретирование

1

2

-

-

0.15-0,25 % ГКЖ-10 или ГКЖ-II от массы цемента

Мокрое торкретирование

1

2

-

0,42

Латекс СКС-65 0,8-1,2 % от массы цемента

Бетонирование с укладкой в опалубку вибрированием (смеси на НЦ)

1

1

2

0,45

-

Напорное бетонирование

1

1,56

2,29

0,4

С-3 0,6 % от массы цемента

Укладка и нагнетание мелкозернистой смеси растворонасосом

1

1,5

-

0,45

-

4.17. Для самонапряженных бетонов полученный исходный состав корректируется в части расхода НЦ из условия получения проектной марки по самонапряжению Sр и активности НЦ Rcp по результатам его стандартных испытаний по ТУ 21-20-18-80.

Расход НЦ для бетонных смесей с маркой по удобоукладываемости П-1 (ОК = 1-4 см) определяется по формуле:

где  - нормативное самонапряжение напрягающего бетона, численно равное проектной марке Sр.

Для смесей с подвижностью П-3 (ОК = 10 - 15 см)  вводится с коэффициентом 1,2, в промежуточных случаях - по интерполяции.

При повышении подвижности смесей с помощью пластифицирующих добавок, без увеличения В/Ц. коэффициент не вводится.

Одновременно с расходом НЦ для сохранения средней расчетной плотности бетонной смеси корректируется и расход заполнителей.

4.18. Приготовление бетонной смеси должно производиться, как правило, в смесителях гравитационного или принудительного перемешивания. Использование смесителей непрерывного действия с продолжительностью перемешивания 60 с и менее не допускается.

4.19. Для увеличения сроков жизнеспособности бетонной смеси при использовании партий НЦ с ускоренным или ложным схватыванием рекомендуется либо ввести с водой затворения пластифицирующую добавку, либо произвести в процессе приготовления предварительную частичную гидратацию смеси в следующем порядке:

дозирование, загрузка в смеситель песка, доувлажнение его до 4 - 5 % с перемешиванием 0,5 - 1,0 мин;

дозирование, загрузка в смеситель НЦ, перемешивание 1 - 2 мин;

дозирование, загрузка крупного заполнителя производится в любой момент в процессе приготовления смеси, в том, числе частями, исходя из типа смесителя, удобства загрузки и др.;

затворение смеси, перемешивание 1 - 2 мин.

4.20. Продолжительность обработки приготовленной смеси, включая транспортирование, не должна превышать (с момента отгрузки) при температуре смеси до + 10°С - 1 ч; до + 20°С - 45 мин; до + 30°С - 30 мин.

Особенности бетонирования, уход за бетоном

4.21. Конструкция опалубки обоймы усиления и других элементов, выполняемых из напрягающего бетона, а также сроки распалубки должны назначаться с учетом возможного в этот период расширения бетона и не допускать его заклинивания.

4.22. Подача бетонной смеси к месту укладки может производиться с помощью бетононасосов, бадьями, пневмотранспортом и др. При этом следует учитывать возможность ложного схватывания смеси, подвижность которой может восстанавливаться в процессе ее виброуплотнения или повторного перелопачивания.

Уплотнение смеси может производиться глубинными, навесными (на опалубке) вибраторами, а также подпрессовкой бетонной смеси при напорном нагнетании. В последнем случае конструкция опалубки должна быть рассчитана на давление подпрессовки, иметь соответствующие уплотнения и патрубки для присоединения бетоновода.

Продолжительность уплотнения должна быть по возможности короткой, повторного вибрирования ранее уплотненных участков следует избегать.

4.23. Снятие опалубки следует производить по достижении напрягающим бетоном прочности 8 - 15 МПа, что достигается, как правило, в возрасте 1 сут при температуре 15 - 25°С или 2 - 3 сут при температуре 5 - 15°С.

4.24. С момента распалубки до момента завершения процесса расширения (7 - 15 сут), определяемого по замерам расширения контрольных образцов в динамометрических кондукторах (приложение 4), открытая поверхность бетона должна поддерживаться во влажном состоянии путем периодического полива, дождеванием или другим способом. При повышенной температуре окружающего воздуха, для улучшения влажностного режима твердения бетона рекомендуется укрывать поверхность бетона водоудерживающими материалами (например, мешковиной, лучше с дополнительной защитой полиэтиленовой пленкой). С этой же целью усиливаемую конструкцию перед бетонированием обоймы рекомендуется поддерживать во влажном состоянии не менее 24 ч, удалив свободную воду непосредственно перед бетонированием.

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

В настоящих технологических схемах приводятся состав и технологическая последовательность работ по усилению конструкций под нагрузкой, наиболее рациональные схемы, комплекты технологической; оснастки и средств механизации в зависимости от условий производства работ. В них отражен практический опыт внедрения в условиях действующих предприятий.

Усиление колонны рамных фундаментов под котлы ТЭЦ

5.1. Усиление колонны рамных фундаментов без их разгружения выполняется в связи с интенсивной коррозией арматуры и хомутов, разрушением защитного слоя бетона (при уровне загруженности по отношению к фактическим размерам сечений бетона и арматуры и их прочностным характеристикам, равном 0,7Nu). Часть колонн подлежит усилению в связи с разрешением в процессе эксплуатации выполненных ранее обойм усиления.

Для усиления следует применять бетонные смеси с крупным заполнителем или мелкозернистые бетонные смеси с заполнителем крупностью до 5 мм, приготовленные на портландцементе, гипсглиноземистом расширяющемся цементе (ГОСТ 11052-74) или напрягающем по условиям эксплуатации конструкций. Для усиления по температурно-влажностным характеристикам среды следует применять бетон, в том числе напрягающий, класса В25 по прочности (мелкозернистый В30) и не ниже W12 по водонепроницаемости. Конструкция обоймы усиления, разработанная с учетом требований разд. 3 настоящих рекомендаций, приведена на рис. 7.

Рис.7. Схема усиления колонн рамных фундаментов без их разгружения:
1 - бетононасос или растворонасос; 2 - несъемная опалубка; -3.- щит опалубки; 4 - ригельно-стоечные леса; 5 - арматура усиления; 6 - усиливаемая колонна; 7 - рабочая площадка ригельностоечньтх лесов; 8 - угловой стержень; 9 - шпилька

Работы по усилению необходимо выполнять с использованием следующего комплекта оборудования и оснастки: бетоно- или растворонасоса, ригельно-стоечных лесов, комплекта мелкощитовой опалубки, пневматических зубил, электрических щеток, сварочного аппарата.

Работы по усилению колонн следует выполнять в такой последовательности: отрыть колонны до верхнего обреза ленточного фундамента; удалить слабопрочный бетон, очистить арматуру от следов коррозии, обработать поверхность бетона на концевых участках колонн длиной 0,8 м; установить арматуру усиления, обеспечивая устойчивость стержней постановкой шпилек. Стыки рабочей арматуры для снижения трудоемкости выполнения работ осуществлять внахлестку без сварки; увлажнить поверхность колонн водой в течение 24 ч; установить несъемную опалубку нижнего яруса, превышающую уровень пола на 0,2 м; выполнить обратную засыпку и уплотнение грунта; осуществить поярусное бетонирование обойм колонн с укладкой бетонной смеси предпочтительно бетононасосом (растворонасосом) с наращиванием щитов опалубки; разопалубливание обойм выполнять при достижении бетоном 50 % прочности, систематическое увлажнение поверхности производить в течение 7 дней.

Все работы по усилению следует производить с использованием инвентарных строительных лесов.

Усиление колонны с разрушенными ранее выполненными обоймами усиления необходимо производить с частичным разгружением колонн в такой технологической последовательности: обеспечить снижение уровня загруженности колонн до 0,4Nu по отношению к основному сечению колонн путем остановки котла с выпуском воды и с установкой разгружающих - конструкций; установить разгружающие конструкции с контролем значений усилий в них по показаниям манометров насосной станции, подсоединенной к гидродомкратам в следующем порядке (рис. 8):

приварить к металлическим опорам котла опорные столики, установить шпальные клети под разгружающие стойки, смонтировать стойки и разгружающие ригели, выполнить включение разгружающих конструкций  в работу при помощи гадравлических домкратов;

выполнить разборку разрушенных обойм с использованием отбойных молотков в строгом соответствии с требованиями пп. 4.4-4.5 [7];

установить на каждом пятом оголенном продольном стержне арматуры тензодатчики с целью определения изменения напряжений в оставшихся стержнях при их последовательном удалении газовой резкой и возможности контроля или корректировки требуемого значения разгружающей нагрузки колонн;

удалить слабопрочный бетон по поверхности усиливаемой колонны;

усиление колонны после удаления обоймы выполнять аналогично по изложенной выше технологии производства работ.

Рис.8. Схема усиления колонн рамных фундаментов с частичным разгружением:
1 - шпальная клеть; 2 - разгружающая стойка; 3 - разгружающий ригель; 4 - разгружаемая колонна; 5 - гидравлический домкрат; 6 - опорный столик.

Усиление колонн крытой крановой эстакады

5.2. Усиление железобетонной колонны двутаврового сечения выполняется в связи с интенсивной коррозией продольной арматуры и хомутов, разрушением защитного слоя бетона.

Усиление следует выполнять обоймами прямоугольного сечения с соединением основной и дополнительной арматур без сварки с передачей касательных напряжений через силы сцепления "старого" и нового" бетонов (рис. 9). Обойма армируется плоскими и пространственными каркасами с жесткой арматурой, которая в основном, служит для защиты углов колонн от механических повреждений транспортируемыми грузами. Для усиления необходимо применять бетонную смесь марки ПЗ по удобоукладываемости с максимальной крупностью заполнителя 20 мм, бетон класса В25 по прочности, марки F 50 по морозостойкости.

Рис.9. Схема усиления колонн крытой крановой эстакада:
1 - бетононасос; 2 - объемная опалубка; 3 - передвижные подмости; 4 - усиливаемая колонна; 5 - арматура усиления; 6 - узел крепления навесного вибратора; 7 - плоский каркас; 8 - обойма усиления; 9 - объемный каркас

Работы по усилению следует выполнять с использованием такого комплекта технологической оснастки, приспособлений, машин и оборудования: передвижные подмости, объемная опалубка, навесные вибраторы, пневматические зубила, электрические щетки, бадья или бетононасос для подачи бетонной смеси, сварочный аппарат, автомобильный кран.

Работы по усилению колонны эстакады необходимо выполнять отдельными захватками в такой последовательности: произвести отрывку фундамента до верхнего обреза, расчистку и .обработку поверхности верхнего обреза фундамента; удалить слабопрочный бетон, очистить арматуру от следов коррозии; обработать поверхность колонн на концевых участках длиной 800 мм с целью создания шероховатости; установить и закрепить, на усиливаемой колонне пространственные и плоские каркасы, соединив их между собой на сварке; смонтировать объемную опалубку с навесными вибраторами при помощи автомобильного крана; выполнить бетонирование обоймы с додачей бетонной смеси бадьей либо бетононасосом.

Все работы по усилению следует производить с передвижных подмостей.

Усиление колонны одноэтажного кранового здания

5.3. Усиление колонны вызвано коррозионным разрушением по одной из ее граней хомутов и частично продольной арматуры.

Усиление выполняется односторонним наращиванием с использованием наружных предварительно напряженных хомутов (рис. 10) Для усиления применяется бетон класса по прочности В22,5, по водонепроницаемости W4, по морозостойкости F 100.

Работы по усилению необходимо осуществлять с использованием следующего комплекта технологической оснастки и оборудования: монтажная консоль, комплект стоечных лесов, комплект щитовой опалубки, пневматические зубила, пескоструйный аппарат, сварочный аппарат, динамометрические ключи.

Рис.10. Схема усиления колонны одноэтажного кранового здания:
1 - щитовая опалубка; 2 - узел крепления навесного вибратора; 3 -ригельно-стоечные леса; 4 - монтажная консоль; 5 - усиливаемая колонна; 6 - арматурный каркас; 7 - предварительно напряженные хомуты; 8 - тяж для крепления щитов опалубки; 9 - бетононасос; 10 - монтажная лебедка

Усиление следует выполнять в такой технологической последовательности: вскрыть колонну до верхнего обреза фундамента; установить стоечные леса; удалить разрушенный и слабопрочный бетон до прочного; вскрыть существующую арматуру, очистить от ржавчины, разрушенную коррозией вырезать; в: местах приварки плоских каркасов U - образными скобами отдельные стержни существующей арматуры очистить до металлического блеска; выполнить монтаж арматурного каркаса при помощи монтажной консоли; закрепить арматурный каркас к усиливаемой колонне предварительно напряженными хомутами, устанавливаемыми в просверленные в стене отверстия, и U - образными скобами, привариваемыми к существующей арматуре; увлажнить контактную поверхность бетона колонны в течение 24 ч; произвести поярусный монтаж щитов опалубки с укладкой бетонной смеси и уплотнением навесными вибраторами; разопалубку производить при достижении бетоном 70 % проектной прочности; после достижения бетоном 100 % прочности создать напряжение в хомутах при помощи динамометрических ключей.

Усиление колонны многоэтажных зданий

5.4. Усиление колонны вызвано интенсивной коррозией арматуры и разрушением защитного слоя бетона вдоль колонны и в узлах соединения с ригелями.

Для усиления колонны монолитной рамы наиболее рациональной является комбинированная система, характеризующаяся тем, что в узлах рам устраиваются железобетонные опорные жесткие узлы, а колонна усиливается металлической обоймой (рис. 11). Такая система позволяет применять унифицированные металлические конструкции заводского изготовления, оснащенные приспособлениями для включения в работу, позволяет упростить опорные узлы. Для усиления следует применять бетон класса В25 по прочности, марки П2 по удобоукладываемости, с максимальной крупностью заполнителя - 20 мм.

Работы по усилению необходимо выполнять с использование следующего комплекта оборудования и оснастки: комплект подвесной опалубки, молотки, металлические щетки, сварочный аппарат, стоечные леса или лестницы с площадкой, глубинный вибратор, монтажные блоки.

Рис.11. Схема усиления колонны монолитной рамы многоэтажного здания:
1 - обойма нижнего опорного узла; 2 - подливка из раствора; 3 - анкерные болты; 4 - база металлической обоймы; 5 - металлическая обойма; б - усиливаемая колонна; 7 - болты включения обоймы в работу; 8 - опорный лист верхнего опорного узла: 9 - обойма верхнего опорного узла; 10 - существующая стена; 11 - ригельно-стоечные леса

Усиление колонны необходимо выполнять в такой последовательности: подготовить поверхность участков граней колонны и поверхности ригелей на отметках + 19,3 м и + 26,45 м путем срубания слабопрочного батона легкими ударами молотка с последующей очисткой арматуры от коррозии до металлического блеска; оштукатурить оголенную арматуру колонны раствором М 200; выполнить армирование обойм отдельными стержнями и хомутами с установкой опорного листа в верхнем узле и анкерных болтов в нижнем узле колонны; установить подвесные опалубки в узлах колонны; осуществить бетонирование опор колонны с вибрированием бетонной смеси глубинными вибраторами; выполнить разопалубливание опор при достижении бетоном 70 % прочности; выполнить подливку под базу металлической обоймы колонны из цементного раствора М 200; смонтировать металлическую обойму усиления колонны, установив уголки обоймы на растворе М 200, Базу крепить к анкерным болтам опоры нижнего узла; включение металлической обоймы в работу выполнять при помощи упорных болтов поэтапно для осмотра и контроля замеров после достижения бетоном обойм 100 % прочности с контролем усилия на динамометрическом ключе.

Усиление нижнего пояса железобетонной предварительно напряженной балки

5.5. Усиление железобетонной решетчатой балки по серии 1-462.3 выполняется в связи с наличием трещин в двух панелях нижнего пояса от поперечного удара при монтаже.

Трещины с шириной раскрытия до 2 мм расположены под углом 15-20° к продольной оси балки.

Усиление балки следует выполнять при разгруженном нижнем поясе (напряжения в бетоне нижнего пояса должны быть близкими нулю). Разгружение бетона нижнего пояса выполняется путем загружения балки дополнительной нагрузкой (два сосредоточенных груза), при которой в бетоне снимаются усилия обжатия предварительно напряженной арматуры. Для усиления применяется бетонная смесь класса В40 на напрягающем цементе НЦ-20 марки П2 по удобоукладываемости. Работы по усилению необходимо выполнять с использованием следующей технологической оснастки, приспособлений и оборудования: штуцер, нагнетатель, платформы с контрольными грузами, металлическая несъемная опалубка, металлические ручные щетки, зубила, сварочный аппарат, монтажная передвижная площадка.

Схема приложения нагрузки и конструкция устройства для загружения показаны на рис.12.

Рис.12. Схема усиления нижнего пояса предварительно напряженной решетчатой балки покрытия: 1 - платформа с контрольными грузами; 2 - передвижная монтажная площадка; 3 - усиливаемая балка; 4 - металлическая обойма; 5 - перфорация в обойме.

Усиление балки необходимо производить в такой последовательности: выполнить обработку поверхности бетона, поврежденных участков панелей нижнего пояса балки металлическими щетками; расшить трещины, продуть их сжатым воздухом; заклеить трещины по контуру полосками ткани на эпоксидном клее, установить и закрепить штуцера; поэтапно приложить дополнительную нагрузку с выдержкой после каждого этапа не менее 20 мин; произвести нагнетание коллоидного цементного клея, приготовленного на напрягающем цементе НЦ-20; на поврежденные участки установить металлические обоймы и закрепить на балке; заполнить опалубку бетонной смесью, приготовленной на напрягающем цементе, уплотнить ее вибрированием; увлажнять бетон через перфорацию в опалубке в течение 7 дней;, очистить опалубку от ржавчины, наплывов бетона и выполнить антикоррозионную защиту; после достижения бетоном 70 % прочности поэтапно снять дополнительную нагрузку.

Все работы по усилению производить с использованием передвижной монтажной площадки.

Усиление стенок цилиндрического резервуара водонапорной башни

5.6. Стенки цилиндрического железобетонного резервуара объемом V = 750 м3 подлежат усилению из-за фильтрации через них воды, из-за разрушения гидроизоляционного слоя и выщелачивания цементного камня.

Усиление выполняется путем устройства армированного гидроизоляционного слоя из мелкозернистого напрягающего бетона класса В30, марки по водонепроницаемости WI2, толщиной 30 мм. Арматурные сетки крепятся к стенкам анкерами, устанавливаемыми в шахматном порядке с расстоянием между ними 0,7 - 0,8 м.

Работы по усилению необходимо выполнять с использованием следующего комплекта оборудования: растворонасосов; существующих лебедок, комплекта подвесных подмостей; существующих труб, временно используемых для сброса мусора; пневматических зубил, перфораторов, монтажных консолей с отводными блоками, лебедок (рис. 13).

Рис.13. Схема усиления цилиндрического резервуара водонапорной башни:
1 -
монтажная лебедка; 2 - контейнер для сбора мусора; 3 - труба для сброса мусора; 4 - арматурная сетка; 5 - монтажная консоль с отводными блоками; 6 - монтажный блок; 7 - лебедка для перемещения струнных подмостей; 8 - канат лебедки; 9 - передвижные струнные подмости; 10 - второй растворонасос; 11 - монтажная площадка; 12 - первый растворонасос; 13 - ограждение рабочей площадки; 14 - путь для перемещения контейнера с мусором

Работы по восстановлению стенок резервуара необходимо выполнять в такой последовательности: установить растворонасосы на отметке + 0,0 м на смонтированной на отметке + 35,7 м монтажной площадке; смонтировать монтажные консоли с отводными блоками и лебедками на отметку + 48,4 м, закрепив их на стенках резервуара; запасоватъ канаты, идущие от лебедок, в отводные блоки и закрепить к ним передвижные струнные подмости; установить монтажные блоки на отметке + 48,4 м и лебедки на отметке + 0,0 м для осуществления подъема арматурных сеток в зону производства работ; с подмостей произвести обрушение разрушенного гидроизоляционного и слабопрочного бетонов со сбросом мусора через трубу в контейнер; выполнить монтаж арматурных сеток с закреплением их анкерами к стенкам резервуара; произвести увлажнение стенок в течение суток; осуществить бетонирование при помощи растворонасоса (мокрое торкретирование) с заглаживанием поверхности. Для бетонирования применять мелкозернистые бетонные смеси (табл. 6 настоящих рекомендаций), выполнять увлажнение бетона на НЦ в процессе твердения согласно рекомендациям п. 4.24.

Все работы производить со струнных подмостей.

6. ПРИЕМКА УСИЛЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Контроль качества выполнения отдельных видов работ необходимо осуществлять в соответствии с указаниями PCH 342-86 [4].

Усиленные железобетонные конструкции подлежат приемке с целью проверки надежности обеспечения прочности и устойчивости отдельных элементов, частей, либо всего сооружения или здания в целом.

При приемке усиленных обоймами и наращиваниями конструкций необходимо проверить соответствие сечения и размеров рабочим чертежам, правильность расположения закладных деталей, толщину защитного слоя бетона. Должна быть проверена вся документация, связанная с приемкой и испытанием примененных материалов, изделий, а также отдельных видов работ (прочность, морозостойкость и другие качества бетона, предусмотренные проектом; характеристика арматуры, качество ее монтажа; акты на скрытые виды работ).

Отклонения размеров и положения конструкций не должны превышать предусмотренных [3] или проектом усиления.

При приемке конструкций, усиленных стальными элементами следует проверить геометрические размеры элементов усиления и их сечений, допустимость отклонений от проектных размеров согласно требованиям [3], настоящих рекомендаций и проекта усиления, проверить качество отдельных монтажных стыков и всю документацию, связанную с приемкой материалов и изделий.

При усилении конструкций под нагрузкой в акте приемки отмечаются уровень загруженности конструкций (при контроле инструментальными методами); либо усилия в разгружающих устройствах, а также монтажная нагрузка, прикладываемая для разгружения элемента конструкции; данные о включении в работу.

В необходимых случаях проводится испытание отдельных усиленных конструкций по программе, разработанной проектной организацией.

Выявленные дефекты должны быть исправлены по разработанному или согласованному с проектной организацией проекту.

Приемку усиленных конструкций, удовлетворяющих требованиям проекта и действующих строительных норм, следует оформлять актом о приемке.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ КОЛОН, УСИЛЕННОЙ ОБОЙМОЙ ИЗ ОБЫЧНОГО БЕТОНА

Необходимо определить прочность колонны одноэтажного промышленного кранового здания, усиленной обоймой (рисунок).

Значения,
hmon = 1400; tmon = 200; hbl = 1000; amon;

abl = 150; ho,bl = 1250; ho,mon = 1350; yred = 100

bbc =600; bmon = 900;

As,mon = 29,45 см3; As,bl = 32,17 см3

Исходные данные: поверхностный слой бетона разрушен на глубину 60 мм, сечение продольной арматуры уменьшено вследствие коррозии на 13 %, поперечной - на 50 %. Высота колонны Н = 15 м.

Характеристики арматуры и бетона приняты по данным испытаний материалов.

Усиливаемая колонна: бетон класса B15 (Rb = 8,5 МПа, Rbt,ser = 1,15. МПа, Eδ =2,3·104 МПа, γbr = 0,9); продольная арматура класса А-III (Rs = Rsc = 365 МПа, Es = 2,0·105 МПа, Аs,bl = 32,17 см2); поперечная арматура класса A-1, шаг хомутов - 30 см.

Обойма усиления: бетон класса В25 (Rb = 14,5 МПа, Rbt,ser = 1,6 МП, Emon = 3·104 МПа, γb2 = 0,9; γb3 = 0,85, γb5 = 0,85); продольная арматура класса А-III (6 диаметром 25, Рs = Рsc = 365 МПа, Es =2·105 МПа, Аs,mon = 29,45 см3; поперечная арматура класса A-1 диаметром 8 мм, шаг хомутов- 30 см.

Нагрузки: до усиления колонна разгружена до 50 % расчетной нагрузки; после усиления  Mmax = 597,45 кН·м, Nmax = 1210 кН; Qmах = 33,16 кН; Qmin = 20,1 кН; усилия от крановой нагрузки Мmах = - 354,19 кН·м; Fmax =840 кН; Mmin = - 115,79 кН·м; Fmin =490 кН; ml =250 кН·м, Nl =650 кН.

Решение.

Определение прочности по нормальным сечениям

Определяем расчетные сопротивления бетонов с учетом коэффициентов условий работы:

"старого":

Rb,bl = γb2 Rb = 0,9 8,5 = 7,65 МПа;

монолитного:

Rb,mon = γb2 γb3 γb5 Rb = 0,9 8,5 8,5 14,5 = 9,43 МПа

По формуле (26) [1] при Rb = Rb,bl = 7,65 МПа вычисляем:

ωbl = λ - 0,008 Rb,bl ;

ωbl = 0,85 - 0,008 7,65 = 0,789.

По формуле (25) [1] при σsc,u = 500 MПa и σsR = 365 MПa получаем

;

.

Определяем статические моменты площади всей сжатой зоны и ее части, образованной i - м бетоном, относительно нейтральной оси:

S = 0,5·bmon (ζR,bl·ho,mon)2 = 0,5·90·(0,654·135)2 = 350780 см3

Sbl = 0,5·bbl (ζR,bl·ho,mon - t mon)2 = 0,5·60(0,654·135 - 20)2 = 139900 см3

По формуле (1) настоящих рекомендаций определяем:

В предположении упругой работа бетонов при действии расчетной нагрузки, вычисляем приведенные площадь и момент инерции сечения колонны:

,

где ;

.

Напряжение на растянутой грани колонны.

Так как  = 0,83 МПа < Rbt =1,05 МПа, колонна работает без трещин.

Согласно п. 2.3 настоящих рекомендаций напряжения σ1s,i при определении ζR не учитываются.

По формулам (25) и (26) [1]

ω = 0,85 - 0,008·8,72 = 0,78;

Высоту сжатой зоны х определяем из выражения (37) [1]:

N + Rs·As - Rsc· = Rb·bmon·x,

где N = Nmax;

Так как х =15,4 см < ζR·ho = 0,643·135 = 86,8 см, проверку прочности следует производить из условия (36) [1],

N·eRb·bmon·x(ho - 0,5x) + Rsc[As,mon(ho,mon - amon) + As,bl(ho,mon - abl)]

N·e ≤ 872·90·15,4 (135 - 0,5·15,4) + 36500·[29,45(135 - 5) + 32,17(135 - 15)] =
= 434500000 Н/см = 4345 кН·м.

Учтем влияние прогиба на величину эксцентриситета продольной силы. Коэффициент η определим по формуле (19) [1]:

;

где N = Nmax, Ncr - вычисляем по формуле (58) [1]

;

lo = 1,5·H1 = 1,5·15 = 22,5 м;

 см.

Ip = 1. δe > δe,min

Значения Rсr и η соответственно равны

Определяем эксцентриситет приложения силы N относительно центра тяжести сечения с учетом прогиба

е =eo·η = 49,4·1,05 = 51,87 см.

Находим эксцентриситет приложения силы N относительно центра тяжести арматуры наиболее растянутого ряда

е' = е+  0,5 (ho,mоn - amon) = 51,87 + 0,5 (135 - 5) = 117 см.

Проверяем условие прочности по формуле (36) [1]:

N·е' = 1210·1,17 = 1416 кН·м < М = 4345 кН.м.

Условие выполняется, следовательно, прочность сечений обеспечена.

Расчет прочности контакта

Вычисляем напряжения в крайней растянутой фибре сечения в предположении отсутствия трещин по формуле (6) настоящих рекомендаций, предварительно определив Ared, Jred

Ared = λ'·(As,bl + As,mon) + Ab = 25(2·32,17 + 2·29,45) +90·= 15681 см2

Согласно п. 3.47 [1] λ' = 25; yred = 70 см;

Поскольку σbt < 0, проверяем условие |σbt,max| < Rbt,mon, 24,7 Н/см2 ≤ 105·0,9·0,85·0,85 = 68,3 Н/см2, следовательно, бетон работает без трещин в растянутой зоне.

Находим напряжения в крайней сжатой фибре сечения (10), (11);

 Н/см2;

 Н/см2.

Коэффициент асимметрии цикла (12)

Проверяем соблюдение неравенства (13) с учетом γb1 =0,91:

131,9 Н/см2 < 943·0,91 = 858 Н/см2.

Определяем касательные напряжения по формуле (18), предварительно определив Jred , Sred:

 Н/см2.

Вычисляем суммарное сопротивление сдвигу по формуле (19) (τf = τk = 0 - при бесшпоночном контакте и отсутствии предварительно напряженных хомутов).

τgr = 0,75·1,4·68,3 = 71,7 Н/см2;

 Н/см2,

где k1 = 0,75 - принято по табл. 1 для шероховатой, сухой поверхности при плоском контакте; k2 =1,4 принято по табл. 2 для диаметра поперечных стержней 8 мм (ASW = 1,05 см2 (2 диаметром 8A-1); SSW = 30 см);

τsh = 71,7 + 1,7 = 73,4 Н/см2.

Значение касательных напряжений на контакте τmax = 3,17 Н/см2 меньше суммарного сопротивления сдвигу τsh = 73,4 Н/см2.

Определяем количество циклов до разрушения по формуле (20):

X3 = 0 - при отсутствии данных о частоте прилагаемой нагрузки

lg nu = 9,34 - (8,67·0,043) + 1,58 (-0,606) = 8,01.

nu = 102,9·106 , что значительно превышает нормируемую долговечность железобетонных конструкций (nu = 2·106).

Расчет соединений арматуры на выносливость

Определяем напряжения в растянутой арматуре и коэффициент асимметрии цикла по формулам (14),(15):

Н/см2

Н/см2

По таблицам 25 и 26 [1] находим коэффициенты γs3 = 0,35. γs4 =0,2 (тип соединения - стыковое C21-PH по ГОСТ 14098-85). Проверяем соблюдение неравенства (17):

478,3 Н/см2 < 36500·0,35·0,2 = 2555 Н/см2.

Таким образом, выносливость сварных соединений обеспечивается.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ КОЛОННЫ, УСИЛЕННОЙ ОБОЙМОЙ ИЗ САМОНАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Необходимо определить прочность колонны промышленного здания двутаврового сечения, усиленной обоймой из самонапряженного железобетона (рисунок).

Исходные данные:- усиление колонны связано с увеличением эксплуатационной нагрузки. Характеристики арматуры и бетона приняты по данным механических испытаний. Гибкость колонны  < 14, эксцентриситет приложения нагрузки lo,tot = 15 см.

Значения, см:
а' = 100;
ho1 = 550; а = 100; = 50; = 100;

lo,mon = 150; as1 = 50; b1 = 200;  = 400; b = 600;

 = 50; ho = 750; as = 50; h = 800;

 = 18,48 см2;  = 15,44 см2.

Усиливаемая колонна: бетон класса B15 (Rb1 =8,5 МПа, Eb1 =2,3·104 МПа, Rbt =0,75 МПа, γb2 = 0,9); продольная арматура класса А-III (3 диаметром 28, As1 =18,48 см2, Rs1 = 365 МПа, Es1 =2,0·105 МПа).

Обойма усиления: бетон напрягающий класса по прочности на сжатие В30 и марки по самонапряжению Sp =1,5 (Rb2 = 17,0 МПа, Rbt2 = 1,2 МПа, Rbs =1,2 МПа, γb2 =0,9; γb3 =0,85; γb5 = 0,85, γbr1 = 0,9) на цементе НЦ-20; продольная арматура класса А-III (4 диаметром 22, Rs2 = 365 МПа, Es2 =2·105 МПа, As2 = 15,44 см2, γsr1 = 0,9); поперечная арматура класса A-1 (диаметром 10, Rs = 225 МПа, Asw =0,785 см2), шаг хомутов S = 0,2 м.

Нагрузки: до усиления колонна воспринимала нагрузку N = 1200 кН, после усиления колонна должна воспринимать N =3500 кН.

Решение:

Определяем расчетные характеристики колонны с учетом коэффициентов условий работы:

Rb1·γb2 = 8,5·0,9 = 7,65 МПа.

Определяем степень загружения конструкции при усилении:

Проверяем условие N Rb1··, т.к. указанное условие не соблюдается, т.е. N = 1200000 > 765·40·10 = 306000, вычисляем высоту сжатой зоны по формуле:

где ω = 0,85-0,008·Rb1 =0,85 - 0,008·7,65 = 0,788;

ζR1·ho = 0,653·55 = 35,9

При x > ζR1·ho прочность сечения проверяем из этого условия, При этом высоту сжатой зоны определяем по формуле (3.130) [15]:

где

Таким образом, степень загружения колонны равна:

В связи с тем, что нагрузка во время усиления превышает 65 %, расчетные характеристики бетона и арматуры равны:

Rb2·γb2·γb3·γb5·γbr1 = 17·0,9·0,8·50,85·0,9 = 9,95 МПа;

Rbt2·γb2·γb3·γb5·γbr1 = 1,2·0,9·0,8·50,85·0,9 = 0,70 МПа

Rs2·γsr1 = 365·0,9 = 328,5 МПа.

Определяем геометрические характеристики сечения:

Ab1 = b1h1+ 2hf·(b'f - b1) =20·60 +2·10(40-20) = 1600 см2;

Ab = bh = 60·80 = 4800 см2;

Ab2 = Ab - Ab1 = 4800 - 1600 = 3200 см2.

По формуле (21) вычисляем приведенный коэффициент армирования:

Определяем коэффициент

Находим напряжение обжатия бетона в процессе самонапряжения по формуле (21)

σр = 1,2·1,21·1,0 = 1,45 МПа.

По формуле (22) вычисляем предварительное напряжение в арматуре обоймы

МПа.

Сравниваем:  = 18,38 МПа < Rs = 365 МПа. Условие выполняется.

По формуле (23) находим усилие разгрузки:

Ndum = ·Ab2 = 145·3200 = 464000 H = 464 кН.

Определяем уcилие в колонне после разгрузки

N1 = N - Ndum =1200 - 464 = 736 кН.

Так как N1 =736 кН > 0, в изменении конструкции обоймы нет необходимости;

Проверяем соблюдение условия (24), предварительно определив коэффициент поперечного армирования и периметр усиливаемой колонны;

 МПа;

р = 2 (40 + 60) + 4·10 = 240 см;

Ndum ≤ (k1·Rbt2 + k3·)p·H

где k1 и k3 принимаются по п. 2.7.

Ndum = 464 кН ≤ (0,8·70 + 0,63·115)·240·600 = 18496800 H = 18497 кН.

Условие (24) выполняется, следовательно, надежное сцепление усиливаемой колонны и обоймы обеспечено.

Определяем прочность нормальных сечений.

По формулам (25) и (26) [1]для менее прочного монолитного бетона имеем:

ω2 = 0,85 - 0,008·Rb2 = 0,85 - 0,008·9,95 = 0,77;

Откуда xR2 = ER2·ho = 0,632·75 = 47,4 см.

Вычисляем статические моменты S, S1 и S2.

S = 0,5·b· = 0,5·60·47,42 = 67403 см3;

S1 = ·(xR2 - a' - 0,5) + 0,5(xR2 - a' - 0,5)2·b =

= 10·40(47,4-10-0,5·10) + 0,5(47,4 - 10 - 10)2·20 = 20468 см3;

S2 = S - S1 =67403 - 20468 = 46935 см3.

По формуле (1) настоящих рекомендаций находим сопротивление "приведенного" бетона:

 МПа.

Уточняем ω по формуле (26) [1] при Rb = 9,25 МПа:

ω = 0,85 - 0,008·9,25 = 0,776.

Производим проверку прочности сечения, по формулам для общего случая, [1, п. 3.28], Исходное уравнения для вычислена высота сжатой зоны и напряжения в арматурных стержнях имеют вид:

где

;

.

Подставляя численные значения Rb = 9,2 МПа; b =60 см; As1 = A's1 = 18,48 см2; As2 = A's2 = 15,44 см2; N = 3500 кН; ω = 0,776; σSR = 500 МПа; h =80 .см; a' = 10 см; a' = a's = as = 5 см и решая квадратное уравнение относительно х , получаем: х = 53,6 см, σS1 = - 223 МПа; σS2 = 22,2 МПа; σ'S1 = Rsc1 = 365 МПа; σ'S2 = γsr2· Rsc2 = 328,5 МПа;

Эксцентриситет внешней нагрузки N относительно центра тяжести арматуры As2 равен

e = eo,tot + 0,5 (ho - a's) = 15 + 0,5(75 - 5) = 50 см.

Проверяем условие (65) [1]:

= 925·60·54,2 (75 - 0,5·53,6) + 36500·18,48 (75 - 15) + 32585·15,44 (75 - 5) +

+ 22300·18,48 (10 + 5) = 2,269·108 Н·см.

N·е =3500·50·103 = 1,75·108 Н·см.

Условие выполняется, следовательно, прочность нормальных сечений обеспечена.

Расчет прочности контакта на эксплуатационные нагрузки при наличии поперечной силы следует производить аналогично расчету, приведенному в приложении 1.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ КОЛОННЫ, УСИЛЕННОЙ НАРАЩИВАНИЕМ ИЗ ОБЫЧНОГО БЕТОНА

Необходимо определить прочность колонны многоэтажного здания, усиленной наращиванием из обычного бетона (рисунок).

Значения, см:

as,mon = 40; hmon = 100; as,bl = 40: ho = 460;

h = 500; bbl = 300

As,mon = 15 см2; As,bl = 19,64 см2; A'sc = 19,64 см2

Исходные данные: усиление колонны связано с увеличением технологических нагрузок на колонну, разрушением защитного слоя бетона на ее внутренней грани на глубину до 100 мм; расчетная длина колонны lo = 4 м; эксцентриситет приложения продольной силы eo,tot = 0,15 м.

Усиливаемая колонна: характеристики бетона и арматуры приняты по проектным данным: бетон класса B15 (Rb1 = 8,5 МПа, Rbt1 = 0,75 МПа, Rb,ser = 11 МПа, Rbt,ser =1,15 МПа, Еb1 =2,3·104 МПа, γb2 = 0,9), продольная арматура класса А-III (4 диаметром 25, Аs1 = 19,64 см2, Rsn = 390 МПа, γs = 1,15; Es = 2·105 МПа).

Наращивание: бетон класса В30 (Rb2 = 17 МПа, Rbt2 = 1,2 МПа, γb2 = 0,9; γb3 =0,85; γb5 =0,85; Еb1 = 3,25·104 МПа); продольная арматура класса А-III (Rs2 = Rsc =365 МПа, Es =2·105 МПа, As,mon = 15,2 см2) (4 диаметром 22); поперечная арматура класса A-1 (Rs =225 МПа, Asw = 0,503 см2), шаг хомутов S = 0,2 м.

Нагрузки:

до усиления N = 1000 кН; M =150 кН·м; Q = 50 кН; после разгружения: N =500 кН; М = 75 кН·м; после усиления (при увеличении технологических нагрузок) N =2000 кН; M = 300 кН·м.

Решение

Определяем расчетные характеристики материалов колонны и наращивания с учетом коэффициентов условия работы:

Rb,bl = γb2·Rb1 = 0,9·8,5 = 7,65 МПа ;

Rb,mon = γb2·γb3·γb5·Rb2 = 0,9·0,85·0,85·17 = 11,06 МПа;

МПа;  МПа

Определяем степень загружения колонны до усиления относительно значения расчетной нагрузки (с учетом выключения из работы одного из стержней продольной арматуры в сжатой зоне при приварке хомута наращивания).

Высоту сжатой зоны x определяем по формуле 3.108, [15]:

см;

ω = 0,85 - 0,008·Rb,bl = 0,85 - 0,008·7,65 = 0,789;

x > ·ho > 0,65·36; 29,14 > 23,4.

При соблюдении этого условия высоту сжатой зоны принимаем равной ζho (формула 3.109 [15].

х = ζho = 0,679·36 = 24,4 см.

При lo/h = 400/40 = 10 расчет ведем без учета влияния прогиба. Проверяем прочность сечения из условия:

N·es,totRb,bl·b·x(ho - 0,5x) + RscA's(ho - a's;

500000·31 ≤ 765·30·24,4 (36 - 12,2) + 33900·14,73(36 - 4);

es,tot = eo,tot +0,5 (ho - a's) = 15 + 0,5(З6 - 4) = 31 см;

15500000 ≤ 29306628. Условие соблюдается.

Уровень загруженности составляет 53 %

Определяем прочность составного сечения.

Определяем приведенную прочность бетона, принимая для первого приближения Rb менее прочного бетона (Rb =7,65 МПа);

где Smon = bbl·hmon (ζR·ho - 0,5hmon)

Smon = 30·10(0,654·46 - 0,5·10) = 7525 см3;

S =0,5·bblR·ho)2 = 0,5·30(0,654·46)2 = 13576 см3;

Sbl = S - Smon =13576 - 7525 = 6051 см3;

 МПа.

Уточняем ζR при Rb = 9,54 МПа.

ω = 0,85-- 0,008·9,54 = 0,774;

Smon = 30·10 (0,636·46 - 0,5·10) = 7280 см3;

S = 0,5·30 (0,636·46)2 = 12839 см3;

Sbl = 12839 - 7280 = 5559 см3;

 МПа.

Определяем высоту сжатой зоны х из выражения (37) [1]:

Проверяем условие х > ·ho;

50,3 > 0,636·46. Условие выполняется, следовательно ζ определяем по формуле 3.109 [15]

x = ·ho =0,758·46 = 34,9 см,

Выполняем проверку прочности сечения из условия (36) [1] :

N·е ≤ 957·30·34,9 (46 - 0,5·34,9) + 36500·15,2(46 - 4) + 33900·19,64 (36 - 4) =

= 73213572 Н.см = 732 кН·м,

Определяем эксцентриситет приложения силы N относительно центра тяжести растянутой арматуры:

е' = е + 0,5h - a3,bl = 15 + 25 - 4 = 36 см.

Проверяем условие

N· е' = 2000·0,36 = 720 кН·м.

Следовательно, прочность составного сечения обеспечена.

Выполняем расчет прочности контакта: Находим суммарное сопротивление сдвигу по формуле (19)

τf = τk = 0.

τgr = 0,6·1,4·0,9·120 = 90,7 Н/см2,

k1 = 0,8

k2 = 1,4

- приняты по таблицам 1 и 2 для сухой поверхности при плоском контакте.

τsh = 90,7 + 5,06 = 95,76 Н/см2.

Вычисляем касательные напряжения по контакту по формуле (18), предварительно определив (при уrеd( ≈ 0,5h)

Sred = bbl·hmon·0,5(h - hmon) + λ·As,mon·- as,mon = 30·10·0,5(50 - 10) + 8,7·15,2·21 = 8777 см3;

Условие выполняется, следовательно, прочность контакта обеспечена.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
КОНТРОЛЬ САМОНАПРЯЖЕНИЯ НАПРЯГАЮЩЕГО БЕТОНА

1. Самонапряжение бетона  определяется на контрольных образцах-призмах размером 100×100×400 или 50×50×200 мм (при использовании щебня фракции не более 20 мм), отформованных и твердеющих в динамометрическом кондукторе, создающем в процессе расширения бетона другое ограничение деформаций, эквивалентное продольному армированию в количестве 1 %.

2. Для испытаний применяется следующее оборудование:

динамометрический кондуктор для образца-призмы размером

100×100×400 или 50×50×200 мм;

измерительное устройство ("краб") с индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм для замеров изгиба пластин кондуктора или штатив с аналогичным индикатором;

стальной эталон для проверки измерительного устройства;

форма-опалубка (включающая днище и борта) для формования образца в кондукторе;

емкость с водой для хранения кондукторов с образцами.

3. Требования к форме следует принимать по ГОСТ 22685-77.

4. До сборки кондуктора с формой производится затяжка гаек на тягах и снимается нулевой замер кондуктора с помощью измерительного устройства ("краба") или штатива, предварительно поверенного с помощью эталона на постоянство отсчета.

Температура контура, измерительного устройства и эталона во время замера должна быть одинакова.

5. Перед формованием образца форма должна быть собрана в кондукторе с помощью скоб на его тягах с минимальным зазором для исключения деформации тяги.

6. Контроль самонапряжения бетона производится на бетонном заводе или объекте у места укладки бетона в конструкцию.

Формование образцов производится в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-78.

7. Отформованное в кондукторе образцы укрываются пленкой или другим водонепроницаемом материалом для защитит от потерь влаги.

8. Твердение образцов до достижения прочности бетона 7-15 МПа (но не менее суток) должно происходить в помещении с температурой воздуха (20 ± 2)°С, дальнейшее твердение после снятия формы (до 28 сут) - в воде или обильно влажных опилках, песке и др.

Образцы, предназначенные для производственного контроля самонапряжения бетона, должна храниться в условиях, аналогичных условиям твердения бетона в конструкции.

9. Замеры кондукторов производятся ежедневно для бетона в возрасте 1 - 7 сут и далее в возрасте 10, 14 и 28 сут каждый раз с поверкой измерительного устройства с помощью эталона.

10. Самонапряжение образца (,МПа) определяется по формуле

,

где Δ и lo - соответственно полная деформация образца в процессе самонапряжения и его длина; μn - приведенный коэффициент армирования образца, принимаемый равным 0,01; Es - модуль упругости стали, принимаемый равным 2·105 МПа.

11. Самонапряжение бетона  вычисляется как среднее арифметическое по двум наибольшим результатам трех образцов-близнецов в кондукторах, отформованных из одной пробы бетона.

Литература

1. Бетонные и железобетонное конструкции; СНиП 2.03.01-84*.-М., 1989 - 75 с.

2. Нагрузки и воздействия: СНиП 2.01.07-85. - М., 1987. - 34 с.

3. Несущие и ограждающие конструкции; СНиП 3.03.01-87.-М.,1988.- 192с.

4. Технология усиления строительных конструкций на реконструируемых предприятиях (РСН 342-86) /НИИСП Госстроя УССР. - К., 1987.-181 с.

5. Методические рекомендации по расчету сборно-монолитных конструкций по предельным состояниям /НИИСК Госстроя СССР, - К., 1983.- 75 с.

6. Методические рекомендации по уточненному расчету железобетонных элементов с учетом полной диаграммы сжатия бетона/ НИИСК Госстроя СССР. - К., 1987. - 24 с.

7. Методические рекомендации по усилению железобетонных конструкций на реконструируемых предприятиях /НИИСП Госстроя УССР.- К., 1985. - 116 с.

8. Пособие по проектированию самонапряженных конструкций Госстрой СССР. - М.,  1986. - 64 с.

9. Пособие но проектированию железобетонных сборно-монолитных конструкций. - М.: Стройиздат, 1990. - 140 с.

10. Пособие по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП П-23-81*) УкрНИИПС. - М.: Стройиздат, 1989. - 158 с.

11. Рекомендации по расчету и конструированию форм при трехточечном опирании / НИИЖБ. - М., 1978. - 40 с.

12. Рекомендации по динамическому расчету стальных форм / НИВДБ, ВфНИИСП, ЧПСНИИП. - М., 1984. - 43 с.

13. Рекомендации по усилению железобетонных конструкций зданий и сооружений реконструируемых предприятий Ч.1.Наземные конструкции и сооружения / ХПСНИИП, НИИЖБ, ВфНИИСП. - Харьков, .1985. - 248 с.

14. Проектирование и изготовление сборно-монолитных конструкций / Под ред. А.Б. Голышева. - К.:Будивельник, 1982. - 152 с.

15. Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П. и др. Проектирование железобетонных конструкций / Справочное пособие. Под ред. А.Б. Голышева. - К.: Будивельник, 1985. - 496.с.

16. Харченко А.В., Рымар Ю.И. Исследование прочности контакта сборно-монолитных конструкций при действии многократно, повторных нагрузок //Бетон и железобетон. - 1985. № 12.- С. 14-15.

 

 >>>  ПОИСК ДОКУМЕНТОВ  

    Вотчина Фото: двухэтажный дом из бруса 7х9 117 4 1 Двухэтажный дом из бруса 7х9

    91A Фото: "Компакт" - проект мансардного дома с двускатной кровлей 133.5 3 2 "Компакт" - проект мансардного дома с двускатной кровлей

    Тобольск Фото: дача из бруса 7 на 8 с террасой 98 3 1 Дача из бруса 7 на 8 с террасой

    Зенит Фото: дом 6 на 6 с крыльцом и мансардой 58 1 Дом 6 на 6 с крыльцом и мансардой

    Восток Фото: дом по каркасной технологии 94.7 2 2 Дом по каркасной технологии


 Рейтинг@Mail.ru   По вопросам работы сайта и сотрудничества обращайтесь к администратору adm@stroyplan.ru.
При использовании материалов портала - ccылка, доступная для индексации, на сайт обязательна.
© 2006-2016 "СТРОЙПЛАН"
    Все права защищены.