Усиление несущих изгибаемых линейных конструкций и элементов

Для усиления стропильных балок рекомендуются шпренгельные затяжки из прокатных профилей. Для надежного включения шпрен- геля в работу балки создается его предварительное напряжение. Шпренгельная затяжка состоит из двух боковых уголков, которые крепятся к анкерным устройствам, устанавливаемым по торцам балки на цементном растворе. Предварительное напряжение шпренгеля осуществляется путем взаимного стягивания горизонтальных элементов нижнего пояса с помощью специальных болтов.

Нижняя горизонтальная часть шпренгеля может быть также выполнена из двутавра или швеллера. В этом случае предварительное напряжение шпренгеля осуществляется с помощью натяжных винтов путем оттягивания двутавра от балки или с помощью домкрата. Винты должны быть расположены в местах перегиба тяжей. После затяжки болты приваривают к нижнему поясу шпренгеля для исключения их раскручивания.

Вместо болтов могут использоваться гидродомкраты, устанавливаемые в местах перегиба тяжей. В качестве шпренгеля применяется также арматурная сталь (рис. 5.36).

Рис. 5.36. Усиление железобетонной балки покрытия шпренгелем:1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгель; 3 — анкерное устройство; 4 — опорный швеллер; 5 — болт; 6 — домкрат; 7 — пакет металлических прокладок

Фиксация предварительного напряжения осуществляется забивкой встречных клиньев или отрезков полосовой стали. После выполнения усиления все металлические детали окрашивают защитным лаком или эмалью.

Железобетонные изгибаемые балки, ригели и подкрановые балки усиливают практически проверенными способами. Один из них — наращивание сечения конструкции. При этом усиливаемую конструкцию увеличивают по высоте или ширине. Особенностью способа является восприятие касательных напряжений, действующих в плоскости контакта старого и нового бетона, дополнительной арматурой, привариваемой к арматуре усиливаемой конструкции.

Предполагается совместная работа усиливаемой конструкции и конструкции усиления с перераспределением усилий пропорционально жесткостям. Наращивание применяется для усиления как сборных железобетонных конструкций, так и монолитных. Арматурные стержни используются диаметром, равным 12 мм и более (рис. 5.37).

Рис. 5.37. Усиление железобетонной балки покрытия односторонним наращиванием снизу: 1 — усиливаемая балка; 2 — арматура; 3 — дополнительная арматура; 4 — соединительные элементы; 5 — обетонка

Работы выполняют в такой последовательности. Подготавливается поверхность в зоне усиления, для чего удаляется слабый бетон, делается насечка в здоровом ядре бетона; в нужных местах снимается защитный слой для приварки коротышей или «уток» — специальных соединительных элементов. Выполняются заготовки. Поверхность участка усиления промывается водой; привариваются коротыши к существующей арматуре, к коротышам — новая арматура. Далее устанавливается опалубка и заливается мелкозернистый бетон с тщательным уплотнением и увлажнением до полного набора прочности бетона. Бетон применяется не ниже класса В25. Вместо бетонирования может использоваться торкретбетон, который наносится слоями по 20—25 мм до проектной толщины.

В случае значительного повреждения арматуры и бетона конструкций рекомендуется усиление металлическими обоймами. Усиление железобетонной балки представлено на рис. 5.38.

Выполнение усиления металлической обоймой осуществляется в описанной ниже последовательности. По верхней и нижней плоскостям балки прокладывают продольные элементы из уголков, которые объединяют поперечными планками в верхнем и нижнем поясах обоймы. Оба пояса плотно прижимают к бетону балки и к уголкам приваривают прямые стержни — хомуты. Стержни попарно, одновременно с двух сторон балки обжимают специальным ключом, обеспечивая совместную работу усиления и усиливаемой конструкции. Обжатые стержни фиксируют специальным монтажным элементом.

Предварительная подготовка конструкций перед усилением заключается в том, что ее очищают от слабого бетона легким постукиванием молотком, затем наносят насечки на контактную поверхность; арматуру очищают от коррозии до металлического блеска; потом ее промывают водой, заделывают раковины до проектных размеров. Выполняют заготовки, монтируют пояса, приваривают прямые стержни, обжимают их попарно, после окончания обжатия стержней между каждой соседней парой приваривают пластины. После этого металлоконструкции окрашивают.

Усиление узлов стропильной фермы обоймами на болтовых соединениях представлено на рис. 5.39.

Рис. 5.38. Усиление ригеля металлической обоймой:1 — ригель; 2 — колонна; 3 — уголки нижнего пояса; 4 — уголки верхнего пояса; 5 — планка нижнего пояса; 6 — планка верхнего пояса усиления; 7 — прямые стержни-хомуты (пунктиром); 8 — стержни-хомуты после обжатия; 9 — монтажный элемент для фиксации хомутов; 10 — боковые пластины (привариваются после обжатия всех хомутов)

Рис. 5.39. Усиление средних и опорных узлов ферм:

/ — усиливаемый элемент; 2 — прокладки из уголков; 3 — опорные поперечные уголки; 4 — предварительно напряженные болтовые затяжки; 5 — соединительные планки

Железобетонные фермы, имеющие локальные повреждения, восстанавливаются путем местного усиления. Усиление сжатых поясов ферм производят путем установки металлических обойм из листового или прокатного профиля (уголков и швеллеров). Усиление нижнего пояса ферм осуществляют предварительно напряженными затяжками, анкерные устройства которых на концах фермы выполняют из пластин толщиной 12—20 мм, подкрепленных ребрами. Для включения затяжек в работу ферм в них необходимо создавать предварительное напряжение. Анкерные устройства должны плотно прилегать к опорным частям ферм, для чего при монтаже на торцы наносят слои раствора.

Растянутые раскосы фермы усиливают предварительно напряженными затяжками, крепление которых к узлам фермы осуществляется с помощью упорных уголков или специальных деталей. К концевым участкам затяжек приваривают коротыши с резьбой.

Металлические обоймы сжатых элементов ферм включаются в работу за счет распорных сил, возникающих при приложении к ферме внешних нагрузок, и разгружают поврежденный узел; усиление поврежденного элемента происходит за счет обжатия элементов усиления с креплением на сварке, болтах, заклепках. Фрагменты усиления показаны на рис. 5.40.

Рис. 5.40. Усиление элементов ферм с напряжением:

1 — сжатый пояс; 2 — предварительно напряженные затяжки; 3 — элементы анкерных устройств

При повреждении второстепенных балок железобетонного перекрытия их усиление может быть организовано за счет устройства выносных опор и уменьшения расчетного пролета.

Конструкции кронштейнов собираются из двух отдельных частей (рис. 5.41). После их установки верхние концы растянутых тяжей сваривают над опорой накладками. По нижнему поясу создают связи для общей устойчивости нижнего пояса с помощью специальных опорных накладок.

В тех случаях когда возникает необходимость проведения работ по усилению без снятия временной нагрузки, можно воспользоваться решением, предусматривающим установку дополнительной предварительно напряженной арматуры. В качестве дополнительной напря-

Рис. 5.41. Усиление второстепенных балок предварительно напряженными разгружающими кронштейнами:

1 — усиливаемая балка; 2 — уголки нижнего пояса кронштейна; 3 — тяжи кронштейна; 4 — соединительные планки; 5 — прокладка, устанавливаемая после напряжения кронштейна; 6— подвески; 7— стык тяжей; 8 — подкладка; 9 — опорные накладки; 10— отверстия, заделываемые асфальтом; 11 — набстонка

женной арматуры может использоваться горизонтальная, шпренгель- ная или сочетание той и другой.

Увеличить несущую способность второстепенной железобетонной балки можно за счет приварки к рабочей ненапряженной арматуре дополнительных стержней (рис. 5.42). В этих случаях скалывают защитный слой на небольших участках в приопорных зонах, где напряжения в арматуре усиливаемой балки незначительны. Рабочую арматуру зачищают. К обнаженной рабочей арматуре приваривают коротыши, диаметр которых больше толщины защитного слоя, при этом не следует срезать стержни поперечного армирования или хомуты. К коротышам приваривают арматурные стержни усиления. Если

Рис. 5.42. Усиление второстепенной балки дополнительной предварительно напряженной арматурой:

а — термическим способом; б — механическим способом; / — усиливаемая балка; 2 — арматура балки; 3 — дополнительная предварительно напряженная арматура; 4 — коротыш; 5 — стяжная муфта; 6 — главная балка

натяжение производят термическим способом, то стержни усиления прикрепляют в проектном положении с помощью временных фиксаторов, количество которых устанавливают с таким шагом, чтобы исключить провисание под действием собственной массы. Стержни должны быть максимально прямолинейными. Один конец стержня приваривают к коротышу, а другой остается свободным. Стержень нагревают до расчетной температуры. Свободный конец прижимают к коротышу и приваривают, поддерживая постоянную расчетную температуру до конца сварки. Коротыши желательно располагать рядом с одним из хомутов со стороны пролета для исключения выпучивания стержней. Усиленный участок балки покрывается торкретбетоном. При механическом натяжении стержней оба конца их приваривают к ненапряженной рабочей арматуре и используют стяжные болты либо специальный ключ, а положение стержней в напряженном состоянии фиксируется на сварке с помощью специальной монтажной планки.

При установке шпренгельной напряженной арматуры ее концы крепятся по торцам балок. Натяжение производят механическим или термическим способами. Для исключения провисания под действием собственной массы стержни усиления закрепляют с помощью временных подвесок (стержни не должны иметь провисаний). При усилении балок шпренгельной арматурой ее натяжение осуществляют механическим способом, т. е. завинчиванием специальных натяжных винтов (стяжная муфта) или кладкой в зазор между балкой и анкером арматуры усиления большего количества встречных клиньев.