Усиление железобетонных балок. Способы усиления железобетонных конструкций

Существуют два основных метода усиления железобетонных конструкций:

Наращиванием сечений в виде набетонок, обойм и рубашек. Набетонка выполняется с одной стороны, обойма - с четырёх, рубашка - с трёх сторон;

Разгружающими конструкциями с изменением статической схемы работы.

Первый метод требует остановки производственного процесса, а также частичной разгрузки конструкций с целью последующего загружения и включения в работу наращенных элементов. Метод отличается большой трудоёмкостью выполнения, так как связан с мокрыми процессами бетонирования и требует дополнительного времени для набора прочности бетона, хотя и является универсальным методом усиления для железобетонных конструкций.

Второй метод предусматривает включение разгружающей конструкции в совместную работу с усиливаемой конструкцией непосредственно в ходе её установки и не требует остановки производства, что часто является важным фактором.

При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ: заделка отдельных выколов и раковин; замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная) .

При сплошной замене толщина защитного слоя может быть увеличена, но во всех случаях должна быть не менее 3 см в свету для рабочей арматуры и не менее 2 см для хомутов и нерабочей арматуры. Замена защитного слоя бетона производится в тех случаях, когда его свойства понижены, арматура поражена коррозией или защитный слой бетона отслаивается. В этих случаях старый защитный слой подлежит полному удалению, а арматура должна быть очищена от ржавчины. Для укладки нового защитного слоя рекомендуется обычный бетон, но с мелкими фракциями.

Для заделки незначительных по протяженности повреждений защитного слоя применяются ручные приемы штукатурных работ с использованием мастерка. Уложенный бетон (раствор) примерно через час смачивают водой, присыпают сухим цементом и заглаживают с помощью кельмы, деревянной или металлической гладилками. При этом глубина выколотых участков, подготавливаемой к ремонту поверхности, не должна сходить на нет к краю выкола, она везде должна быть не менее 1 см. Переход места выкола к неповрежденному защитному слою должен быть сделан ступенькой под углом 90°.

При большом объеме работ наиболее эффективным способом нанесения бетонов является торкретирование, при котором достигается получение очень плотного прочного защитного слоя.

При подготовке поверхности к бетонированию одиночные трещины с шириной раскрытия свыше 1 мм разделываются в виде прямоугольника на глубину и зачеканиваются бетоном. В местах больших отколов бетона и обнажения арматуры устанавливают дополнительную армирующую сетку с размером ячеек от 2,5 до 10 см и диаметром проволоки от 0,5 до 6 мм с прикреплением вновь устанавливаемых сеток к основной арматуре конструкции.

Для увеличения сил сцепления между новым и старым бетоном рекомендуется применять прослойку из эпоксидно-тиоколового клея K-153. При восстановлении защитного слоя с применением эпоксидно-тиоколовой прослойки бетон должен быть уложен до потери липкости клея.

В зависимости от степени развития трещин применяются следующие способы ремонта конструкций:

Устройство защитных пленок и покрытий для ремонта трещиноватых поверхностей, имеющих трещины раскрытием до 0,2 мм;

Герметизация трещин (заполнение их водонепроницаемыми эластичными материалами) для ремонта конструкций, имеющих трещины раскрытием более 0,3 мм;

Поверхностная заделка трещин (устройство герметизирующей накладки, перекрывающей трещину и усиливающей сечение с трещиной) для ремонта конструкций, имеющих сквозные трещины с раскрытием более 0,2 мм;

Прочностная заделка (омоноличивание полости трещины клеющим составом) для ремонта конструкций с трещинами раскрытием более 0,3 мм. Покрытие ремонтируемых поверхностей пленками предназначается для защиты бетона и поверхности конструкции от атмосферной и химической коррозии.

Устройство защитных пленок и покрытий осуществляется путем окраски бетонной поверхности полимерцементными красками или синтетическими лаками.

Герметизация трещин высокоэластичными материалами без восстанов-ления монолитности конструкции предназначается для закрытия доступа влаги и других агентов, вызывающих коррозию, к арматуре, обеспечивая ее сохранность. Герметизация трещин эластичными материалами в виде мастики производится с помощью шприцев.

Прочностная заделка рекомендуется при необходимости одновременно с ликвидацией трещин восстановить монолитность конструкции. Прочностная заделка может быть выполнена с помощью инъецирования эпоксидного состава или цементного раствора в полость трещины. До инъецирования должны быть устроены отверстия и установлены в них ниппели, через которые производится подача клеющего состава. После установки ниппелей трещина по поверхности бетона герметизируется с помощью наклейки стеклоткани, предотвращающей вытекание клеющего состава. Инъецирование начинается с нижнего ниппеля.

Наиболее распространенным способом усиления конструкций является увеличение сечений путем устройства всесторонних обойм или односторонним наращиванием. Этот способ позволяет получить значительное увеличение несущей способности как целых, так и сильно поврежденных элементов. При усилении железобетонных конструкций односторонним увеличением сечения дополнительная арматура приваривается к старой при помощи отгибов, коротышей, наклонных и вертикальных хомутов. Приварку хомутов и коротышей рекомендуется производить при помощи электросварки двойными фланговыми швами.

При наличии местных повреждений в виде одиночных или сконцентрированных на небольшой длине трещин производится местное усиление конструкции по одному из следующих способов: устройство местных хорошо армированных хомутами, отогнутой и продольной арматурой четырехсторонних обойм из железобетона; устройство металлических обойм из вертикальных напрягаемых хомутов.

При наличии вертикальных или косых трещин под хомутами располагаются продольные распределительные уголки, охватывающие поврежденную часть балки. Хомуты покрываются торкретбетоном по металлической сетке или обетонируются.

При усилении колонн обойма армируется продольными стержнями и хомутами или спиральной арматурой. Обойма может быть забетонирована в опалубке или заторкретирована, толщина стенок при обычном бетонировании должна быть не менее 10 см и при торкретировании - 5 см. Углы усиливаемой колонны рекомендуется скалывать. Вверху и внизу колонны на длине, равной наибольшему размеру поперечного сечения колонны, шаг хомутов уменьшается вдвое. При наличии местных повреждений или дефектов у колонн усиливающая обойма может устраиваться в пределах поврежденного участка с перепуском в обе стороны на длину 50 см, но не менее большего размера поперечного сечения.

При усилении железобетонных конструкций наращиванием элементов необходимо со стороны сечения, предназначенной для усиления, сколоть в местах приварки защитный слой бетона и обнажить продольные стержня существующей арматуры до половины их сечения.

После этого поверхность бетона промывается струей воды под напором. Если по каким-либо причинам создать напор не представляется возможным, поверхность бетона после насечки зубилом и обработки щеткой продувается воздухом, чтобы на ней не осталось пыли, и промывается водой.

Поверхность бетона должна влажной вплоть до момента, когда на нее будет нанесен слой нового бетона. Непосредственно перед бетонированием с горизонтальных поверхностей старого бетона должны быть удалены лужицы воды. После этого поверхность бетона покрывается слоем пластичного цементного раствора состава 1:2 толщиной 1-2 мм. Новый бетон должен укладываться не позднее чем через 1,5 часа после укладки раствора.

Обнаженные стержни арматуры должны тщательно очищаться стальными щетками, пескоструйкой и др. способом от загрязнения, ржавчины или окалины. При значительном повреждении стержней старой арматуры коррозией пленка поражения удаляется зубилом или молотком, после чего производится очистка стальной щеткой и подварка новой арматуры. Перед бетонированием стержни арматуры окрашиваются цементным раствором 1:2 толщиной слоя 1-2 мм.

Соединения стальных арматурных стержней (рис. 2.1), имеющие повреждение существующей арматуры коррозией или перенапряжение арматуры, устраняются следующим образом:

Рис. 2.1 Соединение арматурных стержней на сварке при усилении: а, б - с помощью накладок; в - внахлестку; 1 - рабочий стержень; 2 - стыковая накладка; 3 - сварной шов

Опалубка должна конструироваться, таким образом, чтобы была обеспечена возможность постепенного ее наращивания по высоте усиливаемых балок и колонн. При конструировании опалубки должны предусматриваться необходимые зазоры и отверстия в ней, а также специальные лотки для укладки бетона и его уплотнения. За уложенным бетоном или нанесенным слоем торкретбетона обеспечивается соответствующий температурно-влажностный уход.

Усиление сжатых элементов

Усиление железобетонных колонн (рис. 2.2) с недостаточной несущей способностью в результате разрушения бетона и значительной коррозии арматуры, потери несущей способности арматуры производят путем изготовления железобетонной обоймы или наращиванием.

Рис. 2.2 Усиление железобетонных колонн: а - железобетонной обоймой; б - наращиванием сечения; 1 - усиливаемая колонна; 2 - дополнительная продольная арматура усиления; 3 - заполнить бетоном; 4 - дополнительная поперечная арматура усиления в виде спирали; 5 - существующая продольная арматура колонны; 6 - соединительные стержни на сварке; 7 - дополнительная поперечная арматура усиления колонн

Для усиления, по рис. 2.2 а, устанавливается дополнительная рабочая арматура (2) и дополнительная поперечная арматура в виде спирали (4) диаметром не менее 6 мм, при этом предварительно скалывается защитный слой, не менее чем на диаметр рабочей арматуры. Расстояние между витками спирали в осях принимается 50-70 мм. Спираль охватывает всю рабочую арматуру усиления и существующую продольную арматуру колонны. После установки арматуры колонну бетонируют в опалубке или с помощью торкретирования.

При усилении колонны способом наращивания сечения (рис. 2.2 б) сначала скалывают защитный слой не менее чем на 0,5 диаметра арматуры. Затем через специальные соединительные (6) стержни, выполненные из арматуры диаметром 10-40 мм и длиной от 50 до 200 мм, соединяют с помощью сварки существующую арматуру с арматурой усиления (2). К новой арматуре приваривают также поперечные стержни с шагом не более 500 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры.

После установки арматуры производят бетонирование сечения.

Усиление железобетонных колонн стальной обоймой (рис. 2.3) при снижении несущей способности из-за различных повреждений осуществляют с помощью преднапряженных распорок (рис. 2.3 а), которые включаются в совместную работу с усиливаемой колонной, что позволяет осуществлять конт-роль за степенью их состояния. В этом случае следует предусматривать мероприятия по обеспечению устойчивости покрытия и технике безопасности.

Рис. 2.3 Усиление железобетонных колонн стальной обоймой: а - усиление с помощью напрягаемых распорок из уголков в момент изготовления и готовом виде; б - усиление части колонны стальной обоймой из уголков в месте разрушения; 1 - усиливаемая колонна; 2 - уголки; 3 - крепежные монтажные болты; 4 - соединительные планки; 5 - натяжные монтажные болты; 7 - срубленный бетон до рабочей арматуры; 8 - закладная деталь усиления; 9 - коротыш, привариваемый к рабочей арматуре 10

Изготовляют распорки из уголков. С помощью крепежных болтов (3) ус-танавливаются уголки (2) на колонну. Установку их производят с перегибом в середине высоты, упирая верхние и нижние концы в достаточно прочные конструкции (фундаменты, балки перекрытия). На концах уголков устраиваются упоры (4).

Ввод в напряженное состояние распорок осуществляют выпрямлением их с помощью натяжных болтов (5) до вертикального положения. Фиксируют распорки в напряженном состоянии поперечными планками. Впоследствии вырезы в уголках усиливают накладками.

Усиление частично поврежденной колонны может осуществляться стальной обоймой (рис. 2.3 б) на неполную длину колонны. Обойму изготавливают из уголков, соединенных планками с приваркой их к закладным деталям (8). Закладные детали (8) обязательно должны быть приварены сварным швом к рабочей арматуре железобетонной колонны.

Дополнительное крепление вертикальных стальных связей к железобетонным колоннам (рис. 2.4) при недостаточной несущей способности колонн, необходимости крепления других конструкций при реконструкции производится установкой стального хомута, сваренного из стальных пластин. Сборка хомута производится на стяжных болтах, а крепление связей осуществляют к приваренной к хомуту фасонке.

Рис. 2.4 Дополнительное крепление вертикальных стальных связей к железобетонным колоннам: 1 - железобетонная колонна; 2 - хомут; 3 - вертикальные стальные связи; 4 - стяжные болты; 5 - фасонка для крепления связей

Усиление фундаментов выполнением обойм из бетона или железобетона и увеличением опорной площади (рис. 2.5) при недостаточной несущей способности фундамента, превышении расчетного давления на основание и неравномерных осадках фундамента производят путем наращивания существующего фундамента (7), предварительно откопав его до основания. В старом фундаменте устраивают шпонки (4) или вырубают штрабу, обеспечивающие совместную работу старого и нового бетона. Стальные стяжки (6) связывают старый фундамент с железобетонной обоймой (2). Размер шпонок по высоте принимается исходя из обеспечения передачи поперечных усилий от обоймы существующему фундаменту.

Рис. 2.5 Усиление кирпичного или бетонного фундамента: а - ленточного кирпичного фундамента; б - отдельного железобетонного фундамента; 1 - стена; 2 - железобетонная обойма; 3 - продольная арматура; 4 - шпонки; 5 - щебень, втрамбованный в грунт; 6 - стальные стяжки; 7 - существующий фундамент; 8 - новая арматура; 9 - новый бетон; 10 - поверхность вырубки существующего фундамента; 11 - колонна

Усиление изгибаемых элементов

Для стыка существующей и новой арматуры усиления используются сты-ковые накладки или применяются соединения внахлестку. В сварных швах принимается: толщина шва 0,25d, ширина шва - 0,5d. Сечение стыковой накладки должно быть равнопрочным со стыкуемым стержнем.

Усиление сборных железобетонных плит (рис. 2.6), имеющих в полках ребристой плиты разрушенного на всю ее толщину бетона или отсутствие сцепления рабочей арматуры с бетоном, обнажение стержней рабочей арматуры выполняется следующим образом: при наличии в многопустотной плите (рис. 2.6 а) разрушенного бетона нижней полки для ее усиления в пустотные каналы устанавливаются дополнительные арматурные каркасы (3) с последующим замоноличиванием бетоном этих каналов. Количество каркасов и замоноличиваемых пустотных каналов зависит от степени повреждения плиты и нагрузки на нее. При усилении ребер сборных плит бетонируют швы между плитами с установкой в них арматурных каркасов (6) (рис. 2.6 б). Усиление также осуществляется односторонним наращиванием (рис. 2.6 в) с установкой дополнительной арматуры (7), привариваемой на сварке к существующей через коротыши (8) диаметром 10-40 мм с шагом от 200 до 1000 мм.

Рис. 2.6 Усиление ребер сборных плит: а - замоноличиванием дополнительных каркасов в пустотных каналах; б - бетонированием шва между плитами; в - односторонним наращиванием снизу; 1 - многопустотная панель; 2 - борозда, пробитая в полке вдоль пустотного канала; 3 - дополнительный арматурный каркас; 4 - монолитный бетон; 5 - усиливаемая плита; 6 - усиление в шве; 7 - дополнительная арматура; 8 - коротыши; 9 - арматура ребер плиты

Усиление опор сборных железобетонных плит (рис. 2.7), имеющих недостаточную площадь опирания сборных плит, выполняется путем устройства дополнительных стальных опорных элементов (3).

На промежуточных опорах (рис. 2.7 а) металлические балки элемента усиления (3) выступают в обе стороны от опоры и являются общими для плит смежных пролетов.

Продольные ребра смежных плит опираются на общую траверсу дополнительных опорных элементов (4).

На крайних опорах (рис. 2.7 б) дополнительные опорные элементы выступают в одну сторону и имеют большой вылет. Они притягиваются к плите анкерными болтами (6).

Рис. 2.7 Усиление опор сборных плит: а - усиление на средних опорах; б - усиление на крайних опорах; 1 - существующая плита; 2 - балка; 3 - металлическая балка усиления; 4 - поперечная траверса; 5 - уголки анкера; 6 - болты анкера

Усиление верхней полки железобетонных балок (рис. 2.8), имеющей недостаточную несущую способность, повреждения с обнажением арматуры верхней полки, производится путем наращивания железобетоном (рис. 2.8 а, б) и с помощью стальной обоймы (рис. 2.8 в).

Дополнительная продольная арматура «наращиваний» связывается с су-ществующей продольной арматурой свесов при помощи коротышей или хомутов. Бетонирование производится в опалубке с тщательным уплотнением бетона.

Стальная обойма представляет собой два швеллера (4), охватывающих по бокам свесы верхней полки, прижатые к ним с помощью болтов (5). Пространство между швеллерами над верхней гранью полки тщательно замоноличивается.

Рис. 2.8 Усиление верхней полки железобетонных балок: а - трехстороннее наращивание верхней полки; б - наращивание полки по верху; в - усиление стальными конструкциями; 1 - дополнительный каркас; 2 - бетон на мелком щебне; 3 - каркас набетонки, связанный с верхней арматурой балки; 4 - швеллеры; 5 - стяжные болты; 6 - отверстие для болта в стенке балки

Усиление железобетонных балок (рис. 2.9), имеющих глубокие и значительные повреждения железобетонных конструкций с обнажением арматуры и с утратой ее сцепления с бетоном, производится односторонним наращиванием сечения со стороны растянутой зоны (рис. 2.9 а, в).

Дополнительная продольная арматура (4) связывается с существующей арматурой усиливаемой балки при помощи соединительных элементов (2) или коротышей.

Применяют соединительные элементы (2) диаметром 10-30 мм; коротыши (5) диаметром 10-40 мм с шагом 200-1000 мм.

После проведения сварочных работ производится подготовка поверхности и бетонирование наращиваемого сечения.

Рис. 2.9 Усиление железобетонных балок: а, в - односторонним наращиванием; г, б - детали вариантов приварки арматуры усиления; 1 - усиливаемая балка; 2 - соединительные элементы; 3 - арматура усиливаемой балки; 4 - дополнительная рабочая арматура; 5 - коротыши; 6 - бетон усиления; 7 - скалываемый бетон

Усиление тавровой балки стальными шпренгелями (рис. 2.10) при снижении несущей способности балки вследствие коррозии бетона и арматуры выполняется путем установки на торцах балки анкерного устройства, к которому привариваются расчетным сварным швом затяжки шпренгеля. На балке в уровне затяжки устанавливают прокладки из двух уголков. Напряжение затяжек осуществляют с помощью двух талрепов.

Рис. 2.10 Усиление железобетонных балок стальным шпренгелем: 1 - железобетонная балка; 2 - стальные затяжки шпренгеля; 3 - изолирующая прокладка

Усиление растянутых элементов решетки железобетонных ферм (рис. 2.11), имеющих значительные повреждения растянутых элементов ферм, снижающие их несущую способность, производится предварительно напряженными затяжками (2).

Крепление затяжек в узлах может быть осуществлено приваркой к фасонкам, закрепленным болтами и хомутами (рис. 2.11, узел А), или приваркой к уголкам, притянутым анкерными болтами к поясу фермы (рис. 2.11, узел Б).

При напряжении затяжек (2) гайками концы затяжек с резьбой выполняют из коротышей диаметром, превышающим диаметр затяжек на 4 мм. Соединение коротышей с затяжкой необходимо выполнять с помощью сварки при соблюдении условия равнопрочности стыка основному металлу сечения затяжки. Высота натяжных гаек должна быть не менее 1,5 диаметра резьбы.

Рис. 2.11 Усиление растянутых элементов решетки ферм: 1 - сжатый пояс; 2 - предварительно напряженные затяжки; 3 - элементы анкерных устройств; 4 - болт; 5 - анкерный болт

Усиление железобетонной балки прямоугольного сечения стальными шпренгелями (рис. 2.12) при снижении несущей способности балки вследствие коррозии бетона и арматуры выполняется путем установки на торцах балки (в опорных узлах) анкерных устройств, к которым привариваются расчетным сварным швом затяжки шпренгеля.

Рис. 2.12 Усиление железобетонной балки стальным шпренгелем: 1 - усиливаемый элемент; 2 - стальные уголки; 3 - металлические планки

Предыдущая

Отличительные особенности железобетонных конструкций зданий и сооружений:

использование в качестве несущих элементов двух компонентов стали и бетона, обладающих разными физико-механическими
свойствами (прочностью, деформативностью,
коррозиоустойчивостью и т.д.). В реальных условиях это
обуславливает значительную зависимость их совместной работы от
технологических факторов, условий эксплуатации; соответственно,
действительная работа железобетонных конструкций часто
отличается от расчетных предпосылок;
недоступность одного из основных элементов - арматуры для
осмотра и ремонта, следовательно, наличие некоторой
неопределенности в оценке его состояния и действительной работы;
слабая прочность бетона на удары, хрупкость;
слабая трещиностойкость бетона;
подверженность бетона и арматуры коррозии;
большая трудоемкость производства усилительных работ.

Наиболее распространенными повреждениями железобетонных конструкций, вызывающими необходимость усиления являются:

коррозионное разрушение бетона и арматуры;
трещинообразование бетона от развития начальных
трещин и перегрузок;
разрушения опорных участков;
дефекты монтажа и изготовления (отсутствие закладных
деталей, пониженная прочность бетона, недостаточное
армирование и пр.).
Особенностью железобетонных конструкций является
сложность установления и оценки их эксплуатационного
состояния, связанная со слабым приборным обеспечением
обследований.

УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (Пособие П 1-98 к СНиП 2.03.01-84*)

Республика Беларусь
Содержит наиболее полные материалы по
оценке технического состояния
железобетонных конструкций с учетом
дефектов и повреждений, расчету и
конструированию усиления железобетонных
конструкций, включая усиление
композиционными материалами.

Особенности оценки несущей способности

В отличие от вновь проектируемых элементов в расчетах
существующих конструкций учитываются:
пониженная прочность бетона, при наличии повреждений
и коррозии коэффициентом 01 на который умножается
расчетное сопротивление бетона Rb ;
потери сечения арматуры в результате коррозии
коэффициентами 02 и kd на которые умножается
расчетное сопротивление арматуры Rs;
нарушение сцепления арматуры и бетона при коррозии
арматуры коэффициентом 03 на который умножаются
расчетные сопротивления бетона и арматуры Rb ,Rs ;.

Величина коэффициента kd принимается:
kd = (d02 - dk2)·100% / d02
где d0 - исходный диаметр арматуры; dk - минимальный
сохранившийся диаметр прокорродированной арматуры,
определенный с доверительной вероятностью Р = 0,95.
dk= dm – (1/√n)t0,95 ·Sd
где dm и Sd – соответственно среднее значение и
среднеквадратическое отклонение диаметра арматуры; n количество измерений; t0,95 - коэффициент Сььюдента.
Если оставшаяся площадь сечения арматуры менее 50%
исходной, то она в расчете не учитывается.

Расчетные коэффициенты железобетонных конструкций в
зависимости от состояния бетона и арматуры
Внешние признаки
Показания приборов
01
Отсутствуют
видимые
дефекты и повреждения.
Глубина
нейтрализации
бетона
не
превышает
половины
толщины
защитного слоя; имеются
отдельные
волосяные
трещины.
Прочность
бетона
и
арматуры не ниже проектной,
скорость УЗВ более 4 км/с.
1
1
1
Работоспособное
Антикоррозионная защита
частично повреждена. На
бетоне
в
отдельных
участках
мелкие
и
маслянистые пятна, волосы:
проступают следы коррозии
не
расчетной
арматуры
отдельными
точками
и
пятнами.
Прочность бетона основного
сечения не ниже проектной,
скорость УЗВ 3 … 4 км/с.
Потеря площади сечения
рабочей
арматуры
и
закладных
деталей
не
превышает 5%. Прогибы и
ширина
раскрытия
нормальных
трещин
превышают допустимые.
0,9
0,95
0,9
Ограниченноработоспособное
Имеются признаки снижения
эксплуатационной
пригодности
конструкции.
Пластинчатая
коррозия
расчетной
арматуры
и
закладных деталей.
Прочность бетона основного
сечения ниже проектной,
скорость УЗВ менее 3 км/с,
потери сечения арматуры и
закладных деталей более
5%, трещины в сжатой зоне и
в
зоне
главных
растягивающих напряжений.
0,8
0,9
0,8
Категория
состояния
Исправное
02
03

Усиление увеличением сечения

По статической схеме работы усиление осуществляется обетонированием или армированием.
Армирование выполняется
– по схеме работы - продольным и (или) поперечным, по виду
арматуры - из канатов, гибких стержней, профилированных или
листовых материалов;
– по материалу арматуры - из стали или синтетических материалов.
Обетонирование выполняется
– по виду материала армированным или неармированным бетоном;
– по способу укладки - заливкой, инъецированием,
торкретированием, а также устройством сборного бетона или
железобетона.
Перечисленные методы применяются как по отдельности, так и в
сочетании. В последнем случае получают наибольший эффект от
усиления. Например, обетонирование сочетают с установкой
дополнительной арматуры, продольное армирование с поперечным и
т.д. Арматура усиления, как правило, покрывается защитным слоем
бетона. Торкретирование или набрызгивание целесообразно
применять при необходимости бетонирования снизу вверх или при
усилении широких вертикальных поверхностей.

Способы усиления растянутой зоны или
растянутых элементов
увеличение площади сечения рабочей арматуры
путем устройства дополнительных затяжек,
закрепленных по концам конструкции;
установка дополнительной арматуры соединением
через коротыши с рабочей арматурой и с
последующим обетонированием;
приклеивание листовой стали;
вклеивание стержневой арматуры в
подготовленных пазах;
установка самоанкерующихся устройств с
реализацией бокового обжатия зоны рабочей
арматуры конструкции.

10. Крепление ПН затяжки к усиливаемой балке

Крепление дополнительной арматуры к существующей конструкции: а –
схема усиления; б – вклеивание в пазы; в,г – соединение на сварке через
коротыши и скобы д – приклеивание листовой стали с дополнительной
анкеровкой

11.

Усиление растянутой зоны конструкций приваркой
дополнительной арматуры:
а
а – нахлесточным
соединением;
б – посредством
коротышей
со
стороны
растянутой зоны;
б
в
в – посредством
коротышей
со
стороны бокового
защитного слоя;
г – с помощью
скоб
г

12.

Стержни арматуры в местах установки на сварке соединительных скоб
вскрываются не менее чем на половину диаметра. Арматура
очищается от ржавчины или остатков бетона механическим способом.
Соединение существующей и вновь устанавливаемой арматуры
осуществляют с помощью коротышей или внахлестку (с применением
ручной дуговой сварки).
Приварка дополнительной арматуры к существующей предварительно
напряженной арматуре, а также не заведенной за грань опоры
ненапряженной арматуре усиливаемой конструкции не допускается.
Коротыши и участки соединения скоб из арматуры класса А-I
принимаются длиной 50...200 мм и располагаются по длине
конструкции "вразбежку" с расстоянием между ними вдоль стержней не
менее 20d, где d - больший диаметр свариваемых стержней.
При усилении под нагрузкой приварку дополнительной арматуры
рекомендуется осуществлять за два прохода симметрично в
направлении от концов конструкции к середине.
Сварка допускается при уровне напряжений, за вычетом усиливаемой
арматуры, не более 0,85Rs.
Сварку под нагрузкой производят при температуре не ниже - 15°С, в
слабонагруженных элементах, воспринимающих до 25% расчетной
нагрузки - не ниже - 25°С.

13. Усиление растянутой зоны конструкции приклеиванием дополнительной арматуры

1 – усиливаемая конструкция,
2 – шурф,
3 – анкер,
4 – листовая арматура,
5 – полимерраствор,
6 – уголок,
7 – швеллер,
8 – паз,
9 – стержневая арматура,
10 – обмазка из
полимерраствора,
11 – сборный железобетонный
элемент,
12 – стеклоткань,
13 – тонкий лист с
выштамповками,
14 – анкерная пластина

14. Усиление многопустотных плит перекрытия установкой дополнительной арматуры

а
б
в
а
–
плита
после
усиления;
б – установка сварных
каркасов без вскрытия
пустот по всей длине;
в – установка вязанных
каркасов
1 – плита после усиления,
2 – сварной каркас,
3 – бетон,
4 – отверстия,
5 – вязаный каркас или
отдельные стержни,
6 – опалубка

15. Усиление растянутой зоны многопустотных плит установкой дополнительной арматуры

а – при устройстве щелей
сверху плиты;
б – при устройстве щелей
снизу плиты
1 – усиливаемая плита,
2 – щель,
3 – дополнительная
арматура,
4 – фиксатор,
5 – ограничительная
пластина,
6 – патрубок,
7 – полимерраствор
:
Толщина слоя полимерраствора определяется из условия прочности контактного
шва и должна быть не менее 3d, где d -диаметр дополнительной арматуры.

16. Усиление сборных многопустотных плит предварительно напряженной арматурой

а
б
а – плиты в момент предварительного напряжения
арматуры;
б – усиленная плита
1 – усиливаемая плита, 2 – дополнительная арматура,
3 – временная ограничительная пластина, 4 – бетон,
5 – натяжной болт, 6 – опалубка

17.

Способы усиления сжатой зоны или сжатых
элементов:
увеличение площади сечения сжатой зоны бетона;
установка дополнительной сжатой арматуры;
ограничение поперечных деформаций устройством
наращиваний, обойм, рубашек или, применяя
распорки из жесткой арматуры (для изгибаемых и
внецентренно сжатых - односторонним распором,
для центрально-нагруженных - двусторонним), и т.д.

18.

Наиболее распространенными видами усиления железобетонных
конструкций увеличением сечения являются устройство
наращиваний, рубашек и обойм.
Наращивание - способ усиления, при котором сечение усиливаемой
конструкции увеличивается по высоте или ширине сечения с одной
или двух сторон.
Рубашка - способ усиления, в котором усиливающий элемент
охватывает усиливаемую конструкцию с трех сторон.
Обойма - способ усиления, в котором усиливающий элемент
устраивается по периметру усиливаемого элемента.
Наращиванием могут быть усилены любые железобетонные
конструкции: балки, плиты, стойки, стены и др.
Рубашки выполняются в балках или стойках при отсутствии доступа с
одной стороны, например, в пилястрах или колоннах у стенового
ограждения, а также в балках при необходимости повышения
несущей способности по нормальным и наклонным сечениям
одновременно.
Обоймами усиливаются, в основном, сжатые стойки или простенки,
элементы стропильных ферм.

19. Усиление железобетонных элементов увеличением сечения: а, б – наращиванием; в – устройством обоймы; г – устройством рубашки; д – устройст

Усиление железобетонных элементов увеличением сечения:
а, б – наращиванием; в – устройством обоймы; г –
устройством рубашки; д – устройством балки рядом

20.

Поперечная арматура принимается диаметром не менее 6 мм и
устанавливается с шагом не более:
15d
S 3t
500 мм
где d и t - соответственно диаметр продольной арматуры
и толщина обоймы (рубашки).
В местах возможной концентрации напряжений, а также по концам
усиливаемой конструкции на длине шаг хомутов уменьшается вдвое.
Для усиления поврежденного участка устраивается местная
железобетонная обойма или рубашка, которая должна выходить за
пределы поврежденного участка на длину не менее:
15t
l
an
lsh
2h
400 мм
,
где t - толщина обоймы, рубашки;
lan- длина анкеровки арматуры обоймы или рубашки;
h - больший размер поперечного сечения усиливаемой
конструкции.
Для улучшения сцепления нового бетона со старым, кроме насечки,
для местной обоймы рекомендуется выполнять адгезионную промазку
(грунтовку) полимерраствором.

21.

Минимальные толщины обойм и набетонок,
определяемые технологическими требованиями
Конструктивный элемент
Колонна
Боковые стенки балок
Нижние пояса балок
Плиты перекрытий при
наращивании:
- сверху
-снизу
Минимальная толщина, см бетона при
устройстве
в опалубке с
вибрированием
Торкретированием и
набрызгом
8
6
12,5
5
3
5
3,5
6
3,5

22. Пневмонабрызг бетона

Бетонирование вертикальных и потолочных поверхностей
целесообразно выполнять с применением установок для
пневмонабрызга (торкретирования) бетона: при толщине слоя
усиления до 80 мм с использованием цемент-пушки; при толщине слоя
усиления до 250 мм и его общей поверхности не менее 10-15 м2 -
бетоном с использованием бетон-шприц-машин.
Сухая бетонная смесь подаваемая по
шлангам с помощью сжатого воздуха
на выходе из концевого сопла
смешивается с водой и смесь
выбрасывается из сопла со скоростью
50- 70 м/с образуя на поверхности
плотный слой. Толщина слоя за один
раз 50-70 мм.
При применении данных установок
полностью исключаются опалубочные
работы, существенно сокращаются
трудозатраты и сроки производства
работ, что особенно важно при
реконструкции.
Нанесение торкрет-бетона

23. Торкрет работы в Якутске

24. Обеспечение надежного сцепления между старым и новым бетоном

Важнейшим условием эффективности усиления
железобетонных конструкций является обеспечение
надежного сцепления усиливающего и усиливаемого
элементов.
Это достигается:
соответствующей подготовкой бетонной
поверхности усиливаемого элемента;
применением адгезионной промазки;
надежным закреплением усиливающей арматуры к
существующей или надежной ее анкеровкой;
тщательной анкеровкой или закреплением
устанавливаемых закладных деталей.

25. Подготовка поверхности бетона.

Порядок выполнения работ:
Удаляют слабопрочный бетон в дефектных участках, цементное
тесто, защитный слой бетона, отслоения при помощи
механизированного инструмента - молотков фуговальных или
рубильных электрических или пневматических;
С целью повышения шероховатости поверхность бетона, а также
очистки арматуры от коррозии подвергают механической
обработке при помощи электрических или пневматических машин
- при малых объемах работ и гидроабразивным, пескоструйным
или термоабразивным способом - при больших объемах работ.
Смывают пыль гидроструйным способом;
Рабочие поверхности перед бетонированием увлажняют в течение
12...24 ч до полного водопоглощения;
Поверхность продувают сжатым воздухом для удаления капель и
пленок воды.

26.

Разрушаемый бетон по периметру сечения удаляют
перпендикулярно, а на боковых поверхностях - параллельно
продольной оси усиливаемых конструкций. Особенно тщательно
обрабатывают бетонные поверхности в зоне максимальных
касательных напряжений.
При отсутствии указаний в проекте неровности поверхности
должны составлять 2,5...5 мм на длине 200 мм, а волнистость
до 1 см.
Для улучшения адгезии на подготовленную поверхность старого
бетона рекомендуется нанести слой клея (силоксанового или
акрилового) с толщиной слоя 3...5 мм. Бетон укладывается
непосредственно после нанесения клея.
Поверхность рабочих швов, выполняемых при укладке бетонной
смеси с перерывами, должна быть перпендикулярна оси
бетонирования, в плоских набетонках (в любом месте) параллельна меньшей стороне плиты.
При перерывах в бетонировании больше сроков схватывания
(ориентировочно 4 ч) требуется обработка поверхностей.

27.

В случае, когда старый бетон подвержен
замасливанию, рекомендуется
термохимическая обработка его
поверхности, включающая следующие
операции:
обработка 0,1%-м раствором ПАВ (ОП-7 или ОП10) -1...1,5 ч;
прогрев при температуре 180°С - 1 ч;
обработка органическим растворителем трихлорэтиленом, перхлорэтиленом – 1 ч;
сушка при температуре около 100°С – 0,5 ч;
промывка водой под давлением.

28. Усиление монолитной балки и колонны железобетонной рубашкой

1 – усиливаемая балка, 2 – усиливаемая колона, 3 – отверстие в плите, 4 –
монтажная арматура, 5 – насечка поверхности, 6 – оголенная арматура
колонны, 7 – наружная стена

29. Усиление ребристых плит и колонны железобетонной обоймой

.
Усиление ребристых плит и колонны
железобетонной обоймой
1 – усиливаемая
плита,
2 – усиливаемая
колонна,
3 – бетон обоймы,
4 – продольная
арматура обоймы,
5 – поперечная
арматура обоймы,
6 – насечка
поверхности
При увеличении поперечного сечения сжатой зоны минимальный
процент продольного армирования наращивания, рубашек или обойм
составляет min 0.05%

30.

Усиление железобетонной колонны стальной обоймой

31.

Усиление
поврежденного
участка колонны
местной
железобетонной
обоймой
1 – поврежденный
участок,
2 – бетон обоймы,
3 – уголок,
4 – соединительные
стержни,
5 – насечка
поверхности

32.

Способы усиления на восприятие
поперечных сил:
увеличение поперечного сечения бетона;
устройство поперечной арматуры;
устройство наращиваний, обойм, рубашек;
установка поперечных балок, стержней и т.д.

33. Усиление зоны среза конструкций увеличением поперечного сечения

а
б
в
а – рубашкой при прямоугольном сечении;
б – рубашкой при тавровом сечении;
в – обоймой
1 – усиливаемая конструкция, 2 – монолитный бетон, 3 – дополнительная
поперечная арматура, 4 – насечка поверхности, 5 – анкерная пластина

34. Усиление коротких консолей колонн установкой дополнительной предварительно напряженной поперечной арматуры

а
б
в
а, в – наклонной; б – горизонтальной
1 – усиливаемая консоль, 2 – наклонная арматура, 3 –
горизонтальная арматура, 4 – уголок-накладка, 5 – упор, 6 –
уголок, 7 – стяжной болт, 8 – гайка

35. Усиление при продавливании устройством опорной железобетонной обоймы

1 – усиливаемая конструкция, 2 – бетон обоймы, 3 – колонна,
4 – арматура обоймы, 5 – окаймляющая арматура, 6 –
коротыши, 7 – оголенная арматура колонны, 8 – насечка
поверхности

36. Подведение дополнительных стальных столиков под железобетонные балки при недостаточной прочности опорных участков

а – на сварке; б – устройством анкеров; в – на подвесках; г –
на дополнительных консолях; д – на тяжах; е – на стойках

37.

Усиление изменением конструктивной
схемы
Жесткие опоры выполняются в виде стоек как в металле,
так и в железобетоне. Упругие опоры под изгибаемые
чаще выполняются из металлических балок и ферм, а
гибкие опоры - из арматурной или круглой стали,
стальных канатов.
Опорыв виде отдельных балок, ферм, плит применяются
обычно для разгрузки небольших участков перекрытий,
отдельных элементов. По возможности разгружающие
конструкции устанавливаются сверху разгружаемых, так
как нижнее их расположение требует дополнительного
усиления стоек.
Усиление считается достаточно эффективным, если
усиливающая конструкция воспринимает не менее 30%
усилий, действующих в усиливаемой конструкции.

38. Усиление конструкции дополнительной жесткой опорой в виде подкосов: а – у опоры; б – в пролете

б
1 – усиливаемая
конструкция,
2 – подкос,
3 – затяжка,
4 – клиновидные
прокладки,
5 – заполнение
бетоном,
6 – надрез по оси
опоры

39. Усиление конструкций дополнительными жесткими опорами в виде подвесок

1 – усиливаемая
конструкция,
2 – подвеска из
уголков,
3 – клиновидные
подкладки,
4 – швеллер,
5 – отверстия в
перекрытии

40. Усиление конструкций дополнительной упругой опорой в виде балок

а
1 – усиливаемая
конструкция,
2 – балка,
3 – стропильная балка,
4 – опорный хомут,
5 – клиновидные
подкладки
б

41. Усиление конструкций дополнительными упругими опорами

а
б
1 – усиливаемая
конструкция,
2 – треугольная
ферма,
3 – клиновидная
подкладка,
4 – опора фермы,
5 – болт,
6 – отверстия,
7 – подвеска,
8 – стяжная муфта,
9 – стальная обойма

42. Усиление конструкций дополнительными упругими опорами в виде двухконсольных кронштейнов

а – из прокатных профилей;
б – из треугольных ферм
б
в
1 – усиливаемая конструкция,
2 – стальная балка,
3 – ребра жесткости,
4 – соединительный стержень,
5 – опорный столик,
6 – соединительная накладка,
7 – уголок,
8 – опорный элемент,
9 – тяж,
10 – упор

43. Усиление регулированием напряжений

Эффективный вид усиления, не требующий предварительной
разгрузки. Совместная работа дополнительной арматуры
(затяжки) с усиливаемой конструкцией обеспечивается только
закреплением по концам с помощью анкерных устройств, без
сцепления ее в пролете с бетоном конструкции. Затяжка
размещается снаружи конструкции.
В зависимости от места закрепления концов дополнительной
арматуры может быть горизонтальная и шпренгельная затяжки,
а также их сочетание.
Предварительное напряжение выполняется с обязательным
контролем величины натяжения.
Затяжки выполняются, в основном, из арматурных стержней
диаметром 12...40 мм, реже - из прокатных профилей. На
концах затяжки, как правило, имеют резьбу с гайками для
ликвидации начальных прогибов стержней и обжатия анкеров в
узлах сопряжения с конструкцией. После корректировки длины
гайки на концах затяжки завариваются с болтом

44. Усиление изгибаемых конструкций затяжками:

б
в
а – горизонтальная
затяжка;
б – шпренгельная затяжка;
в – сочетание
горизонтальной и
шпренгельной затяжек
1 – усиливаемая
конструкция, 2 –
горизонтальная затяжка, 3
– шпренгельная затяжка, 4
– стяжной болт, 5 –
анкерное устройство, 6 –
прокладка, 7 ограничитель

45. Конструкция концевых анкеров

а
в
б
г
д
1 – усиливаемая
конструкция,
2 – затяжка,
3 – швеллер,
4 – лист,
5 – оголенная
арматура
конструкции,
6–
соединительный
стержень,
7 – уголок,
8 – лист,
9 – колонна,
10 – держатель
анкера

46. Усиление сборных плит шпренгельными затяжками в швах между плитами: а – без обетонирования; б – с обетонированием

а
б
1 – усиливаемая
конструкция,
2 – затяжка,
3 – уголок,
4 – подкладка- упор,
5 – гайка,
6 – опалубка,
7 – натяжной болт,
8 - бетон

47. Усиление сборных многопустотных плит затяжками

а
б
в
1 – усиливаемая
конструкция,
2 – встречно-наклонные
пластины,
3 – дополнительная
арматура,
4 – уголок,
5 – бетон,
6 – гайка,
7 – ограничительная
пластина,
8 – анкер,
9 – шайба,
10 – упорный уголок
а, в – с предварительным напряжением;
б – без предварительного напряжения

48. Расчет при обеспечении совместной работы старого и нового бетона

49. Расчет при отсутствии надежного сцепления между новым и старым бетоном

Допущение: частичное зацепление бетона не учитывается
в запас прочности, а прогибы старого и нового элементов
одинаковы. Тогда несущая способность усиливаемого и
усиливающего элементов распределяется
пропорционально жесткостям.
Mr/Ir Er = M0/I0 E0
где M0, I0 , E0 и Mr , Ir , Er =– изгибающие моменты,
моменты инерции и модули деформаций соответственно
усиливаемого и усиливающего элементов.
Требуемый момент инерции усиливающего элемента при
Er =E0 определяется
.
Ir = (M-M0)I0 /M0
где M0, - общий изгибающий момент на усиленную балку.

50. Расчет при установке дополнительной арматуры в растянутой зоне

При усилении установкой арматуры в растянутой зоне
(наращиванием арматуры) удобнее в начале задаваться
площадью дополнительной арматуры. Тогда условия
прочности сечения
M ≤ Rb bx(h0 – 0,5x) + Rsr Asr (h0r -h0)
где h0r – рабочая высота усиливающей арматуры.
Высота сжатой зоны определяется
x = (Rs As + Rsr Asr)/Rb b
Видно, что усиление достигается за счет увеличения
высоты сжатой зоны бетона. При этом важно соблюдать
условие x < x R.

51.

В случае нарушения сцепления с бетоном отдельных стержней
рабочей арматуры в растянутой зоне на участке по длине элемента
(откол защитного слоя, коррозия арматуры) при обеспеченной
анкеровке по концам железобетонный элемент рассматривают как
статически неопределимую комбинированную систему, состоящую из
железобетонного элемента и арматуры с нарушенным сцеплением.
а
б
В
результате
железобетонный элемент на
рассматриваемом
участке
рассчитывается как сжатоизогнутый
реактивной
сжимающей
силой
от
дополнительного
неизвестного усилия Nx в
стержнях
арматуры
с
нарушенным сцеплением.

52. Усиление элементов зданий

53. Усиление плит перекрытий и покрытий

Сборные железобетонные пустотные плиты часто усиливаются с
использованием пустот. Для этого сверху в зоне расположения канала
пробивают полку и устанавливают арматурный каркас. При
усилении только опорной части плиты каркасы располагаются на
части ее пролета в приопорной зоне, а при необходимости усиления
по нормальным и наклонным сечениям - по всей длине плиты.
После этого канал заполняют пластичным бетоном на мелком щебне.
При необходимости может быть выполнено наращивание бетоном
сжатой полки плиты. Арматурная сетка устанавливается
конструктивно для восприятия усадочных деформаций.
При недостаточной площади опирания пустотные плиты
усиливаются путем выноса каркасов за торцы плит с последующей
установкой вертикальных каркасов параллельно торцам плит и
бетонированием анкерной балки и опорных участков плиты. Для
средних пролетов анкеровка может производиться к примыкающей
плите.

54. Усиление пустотных плит с использованием пустот: а – без увеличения рабочей высоты; б – с увеличением рабочей высоты наращиванием сжатой

Усиление пустотных плит с использованием пустот: а – без увеличения
рабочей высоты; б – с увеличением рабочей высоты наращиванием
сжатой полки. 1 – усиливаемая плита; 2 – арматура; 3 – бетон усиления
Усиление ребристых плит устройством плоского (а) и пространственного
(б) арматурного каркаса и бетонированием швов

55. Усиление опорных частей пустотных плит крайних (а) и средних (б) пролетов:

1 – усиливаемая плита; 2 – опора; 3 – анкерная балка

56.

Ребристые плиты в продольном направлении эффективно
усиливать установкой дополнительных арматурных
каркасов в швах между плитами с бетонированием швов.
Повышение жесткости и несущей способности плит также
может быть осуществлено подведением выносных опор,
уменьшающих пролет продольных ребер, устройством
металлических балок шпренгельных конструкций,
наращиванием бетона колонн и дополнительным
армированием. Усиление продольных ребер на действие
поперечных сил производят путем установки
дополнительных хомутов, которые рекомендуются
предварительно напрягать. Недостаточная площадь
опирания ребристых плит может быть скомпенсирована
устройством металлических столиков или консолей.

57.

Усиление плит монолитных железобетонных перекрытий
производится:
бетонированием по верху утолщающей плиты,
армированной противоусадочной сеткой и, при
необходимости, арматурой над опорами, рассчитанной
на отрицательный момент при обеспечении совместной
работы старого и нового бетона;
бетонированием второй самостоятельно армированной
плиты поверх старой в случае, если сцепление бетона
старой и новой плит не может быть обеспечено (из-за
промасливания, загрязнения и т.п.);
приваркой дополнительной арматуры снизу и
торкретированием нижней поверхности плиты;
подведением железобетонных или стальных балок с
изменением расчетной схемы плиты с балочной на
опертую или заделанную по контуру.

58.

Усиление плит
монолитных
перекрытий
а, б – укладкой
дополнительной
армированной плиты;
в, г – подведением
железобетонных и
стальных поперечных
ребер
1 – усиливаемая
плита;
2 – дополнительная
плита;
3 – дополнительное
железобетонное
поперечное ребро;
4 – дополнительное
стальное поперечное
ребро

59. Усиление балок

Усиление балок производят для увеличения их несущей
способности по изгибающему моменту и по поперечной силе в
зависимости от характера повреждений.
Балки усиливаются односторонним или двусторонним
наращиванием железобетоном (сверху, снизу или с боков),а
также с помощью четырехсторонних обойм. При усилении без
разгрузки наращиванием арматуры, дополнительную
арматуру обычно предварительно напрягают.
Приварку дополнительной арматуры осуществляют
посредством коротышей или арматурных отгибов через
200...1000 мм, начиная с концов и постепенно переходя к
середине.
При применении высокоуглеродистых сталей классов A-600 и
выше, а также высокопрочной проволоки и канатов сварка не
допускается. Крепление производится с применением
наружных металлических или железобетонных
поддерживающих систем.

60.

При усилении железобетонных балок наклейкой стальных листов на
полимеррастворе для улучшения сцепления листов с балкой
устраиваются анкерные устройства.
Усиление приопорных участков балок на действие поперечных усилий
может быть осуществлено с использованием: железобетонных обойм
или рубашек с усиленным поперечным армированием, стальных
хомутов, полимерных армированных шпонок, наклейкой листового
металла или стеклоткани. Поперечные хомуты рекомендуется
предварительно напрягать стягиванием хомутов, натяжкой болтов.
При недостаточной несущей способности приопорных участков балок
или при необходимости уменьшения их расчетной длины
устраиваются выносные опоры в виде шпренгельных систем или
консольных балок.
При усилении балок путем изменения конструктивной схемы могут
быть использованы все схемы, показанные в п.5. Подкосы и стойки
прикрепляются к балке непосредственно через стальные детали на
растворе. Включение стоек и подкосов в работу осуществляется
через клиновые стальные прокладки, стальные хомуты, а также
стягиванием или раздвижкой подкосов по металлической прокладке на
графитовой смазке.

61. Включение усиливающих подкосов в работу железобетонных балок через клиновые прокладки – а; раздвижкой подкосов - б

62.

Усиление ребер
сборных плит
установкой хомутов 1 –
хомуты; 2 – прокладки
из уголков
Увеличение опорной
площади ребристых
плит средних пролетов
устройством
металлических
столиков
Увеличение опорной
площади ребристых
плит крайних пролетов
устройством
металлических
консолей

63. Усиление колонн

Наибольшее применение находит усиление
железобетонных колонн устройством железобетонных и
металлических обойм. Усиление обоймами наиболее
рационально для колонн небольшой гибкости.
Арматура или стальные элементы усиления обойм
устанавливаются обычно без связи с арматурой
усиливаемых колонн, поэтому нет необходимости их
вскрывать. При таком способе усиления важно обеспечить
совместную работу "старого" и "нового" бетона (см.
ниже). Для улучшения адгезии и защиты бетона и
арматуры в агрессивных условиях эксплуатации
рекомендуется применение полимербетонов.

64.

Толщина железобетонной обоймы колонн определяется
расчетом и конструктивными требованиями и, как
правило, не превышает 300 мм. Диаметр арматуры
принимают не менее 16 мм для стержней, работающих на
сжатие, и 12 мм для стержней, работающих на
растяжение. Поперечную арматуру диаметром не менее
6 мм для вязаных каркасов и 8 мм для сварных
устанавливают с шагом 15 диаметров продольной
арматуры и не более трехкратной толщины обоймы,
но не более 200 мм.
При местном усилении обойму заводят за пределы
поврежденного участка на длину не менее пяти ее толщин
и не менее длины анкеровки арматуры, а также не менее
двух ширин большей грани колонны, но не менее 400 мм.
Для лучшего сцепления рекомендуется адгезионная
промазка из полимерных материалов.

65.

Поперечная арматура железобетонной обоймы
может быть выполнена в виде спиральной обмотки.
Спирали в плане должны быть круглыми и
охватывать всю рабочую продольную арматуру.
Расстояние между ветвями спирали должно быть не
менее 40 мм и не более 100 мм, оно не должно также
превышать 0,2 диаметров сечения ядра обоймы,
охваченного спиралью.
При сильном повреждении защитного слоя,
железобетонные обоймы выполняются с
обеспечением связи существующей и
дополнительной арматуры.

66.

При необходимости устройства "рубашек" особое
внимание должно быть уделено анкеровке поперечных
хомутов. Это осуществляется обычно путем приварки
хомутов к арматуре колонн или пропуском хомутов
через стену и приваркой к анкерным уголкам.
Наиболее технологичны металлические обоймы из
уголков и соединительных планок между ними.
Эффективность включения металлической обоймы в
работу колонны зависит от плотности прилегания
уголков к телу колонны и от предварительного
напряжения поперечных планок. Для плотного
прилегания уголков поверхность бетона предварительно
по граням колонн тщательно выравнивается
сглаживанием неровностей и зачеканкой цементным
раствором.
Для усиления колонн эффективно использование
предварительно напрягающих элементов.

67. Усиление железобетонных стоек устройством железобетонных (а,б) и стальных обойм

1 – бетон
усиления;
2 – продольная
арматура;
3 – хомуты;
4 спиральная
арматура;
5 – уголок;
6 – планки;
7 –опорный
уголок

68.

Установка дополнительных закладных деталей.
При усилении часто возникает необходимость в установке
дополнительных закладных деталей. При этом детали разделяются
на конструктивные, на которые не передаются значительные усилия,
и на расчетные, которые воспринимают значительные сдвигающие,
отрывающие усилия и изгибающие моменты.
К первой группе относятся закладные детали для фиксации
элементов, которые устанавливаются на несущие конструкции
(например, плиты перекрытия на балки). Эти детали испытывают
сжимающие и незначительные сдвигающие усилия.
Закладные детали крепятся с помощью сварки к существующей
арматуре и с помощью накладных металлических хомутов. В первом
случае скалывается защитный слой арматурных стержней, к ним
привариваются круглые коротыши или ребра из полосовой стали и
к последним - лист (уголок) новой закладной детали. При установке
закладной детали заподлицо с поверхностью элемента устраивается
борозда, и пластина вдавливается в свежий цементный раствор.
Устройство закладных деталей на хомутах менее трудоемко, но
требует большего расхода стали.

69.

Дополнительные закладные детали, а также арматура
усиления могут быть заанкерованы в существующую
железобетонную конструкцию путем пробуривания
скважины и заделки в нее арматурного стержня.
Скважина пробуривается перфоратором на глубину не
менее 20 диаметров.
Арматура или анкерный стержень заделываются на
эпоксидном клее или путем виброчеканки жесткой
цементно-песчаной смесью. На эпоксидном клее
закрепляется арматура к горизонтальной, вертикальной
плоскости бетона, а также к нижней плоскости,
расположенной под углом 45° и более к горизонту.
На цементно-песчаном растворе допускается закрепление
анкера только к горизонтальной плоскости бетона.
Эффективно к концу анкера приварить шайбу.

70.

Установка дополнительной закладной детали с
помощью сварки по верхней плоскости (а) и
заподлицо с поверхностью (б)
1 – сколотая зона бетона, заделываемая раствором; 2 – коротышпрокладка из круглого стержня; 3 – коротыш-прокладка из полосовой
стали; 4 – продольная арматура; 5 –дополнительная ЗД

71. Устройство дополнительных ЗД с помощью хомутов в балках (а) и стойках (б): 1 – листовой держатель; 2 – стержневой держатель; 3 – стяжной болт; 4

– боковая планка; 5 – листовая ЗД; 6 – угловая ЗД

Железобетонные изгибаемые конструкции (балки, ригели, подкрановые балки, плиты, перекрытия и покрытия) усиливают следующими достаточно проверенными способами. При наращивании усиливаемую конструкцию увеличивают по высоте или ширине (снизу, с боков и сверху усиливаемого элемента). Особенностью этого способа является воспринятие касательных напряжений, действующих в плоскости контакта старого бетона с новым, специальной дополнительной арматурой, привариваемой к арматуре усиливаемой конструкции.
Усиление существующей конструкции, т.е. увеличение ее несущей способности наращиванием приводит к совместной работе усиливаемой конструкции и конструкции усиления, включая их в работу пропорционально жесткостям. Наращивание применяется для усиления железобетонных конструкций как монолитных (рис. 3.2), так и сборных (рис. 3.3). Арматурные стержни применяются 10 мм и более.

Усиление изгибаемых элементов взамен наращивания обоймами допускается только в случае их значительного повреждения, например при коррозии арматуры, поскольку усиление изгибаемых элементов принимается в зависимости от защитного слоя и диаметра продольной и поперечной арматуры и обычно не превышает 100 мм. При усилении монолитного ребристого перекрытия обоймой в плите перекрытия необходимо пробивать отверстия для пропуска хомутов и подачи бетонной смеси при бетонировании. Зачастую при устройстве обойм для балок одновременно производится и набетонирование плиты сверху (рис. 3.4, а).
Конструктивное решение в виде рубашки в отличие от обоймы представляет собой не замкнутую с одной стороны обетонку (см. рис. 3.4, а), в данном случае с подведением под плиту монолитного перекрытия дополнительного металлического ребра. Рубашки применяют в тех же случаях, что и обоймы, но лишь тогда, когда отсутствует возможность охватить усиливаемый элемент с четырех сторон.

Рубашки чаще применяют при усилении монолитных балок ребристых перекрытий. В этом случае хомуты выводятся через плиту и заанкериваются с помощью продольных арматурных стержней. При усилении рубашкой только поврежденных участков усиливаемых элементов ее необходимо завести на неповрежденные части не менее: длины анкеровки продольной арматуры рубашки; пяти толщин стенок рубашки; ширины грани или диаметра усиливаемого элемента и 500 мм. При усилении рубашками применяется арматура диаметром 8 мм и более для продольных стержней и диаметром 6 мм - для хомутов.

На рис. 3.5 и 3.6 приведены в сопоставлении способы усиления сборных и монолитных конструкций путем наращивания и с помощью рубашки. Иногда для повышения несущей способности усиливаемых элементов наращиванием достаточно лишь увеличить количество основной продольной арматуры. Для этого защитный слой снимают на глубину не менее чем на 0,5 диаметра и приваркой через коротыши из арматуры длиной 50...200 мм наращивают дополнительную арматуру. В растянутой зоне коротыши ставят через 200...1000 мм, в сжатой - на расстоянии не более 500 мм или 20 продольной арматуры усиления. Арматура усиления покрывается цементной штукатуркой или торкретированием.

В случае значительного наращивания сечения рекомендуется применять специально приваренные соединительные элементы, например 7 на рис. 3.2 или 6 на рис. 3.3. При разрыве арматурных стержней в изгибаемых элементах их рекомендуется восстанавливать приваркой предварительно напряженных накладок (рис. 3.7). Эта операция требует предварительного укрепления конструкции с помощью временных опор. Приварка дополнительной арматуры допускается только их стали классов А-I, A-II, A-III к существующей арматуре тех же классов.

Эффективным и достаточно простым способом усиления изгибаемых конструкций является установка дополнительных жестких опор в виде подкосов (рис. 3.8) или вертикальных элементов (рис. 3.9). Однако эти решения ограничиваются условиями технологического процесса, который не позволяет стеснения габаритов производственных помещений.

Поскольку при выполнении жестких опор на самостоятельных фундаментах полностью избежать осадки опоры весьма затруднительно, то во всех случаях желательно устанавливать их на существующие фундаменты (рис. 3.8, в), если даже при этом необходимо их усилить. В этих случаях жесткие дополнительные опоры выполняют в виде порталов или в виде подкосов. Элементы усиления жестких опор могут выполняться как железобетонными, так и металлическими.
В случае если подкосы усиления (рис. 3.8, а и 3.8, б) выполняются металлическими, в нижних узлах усиливающей системы накладные металлические детали соединяют сваркой с арматурой существующих усиливаемых конструкций. После подведения подкосов для их плотного прилегания в верхнем узле производится расклинка с помощью клиновидных прокладок.
При выполнении жестких опор в виде подведенных стоек при самостоятельных фундаментах (см. рис. 3.9) следует особое внимание уделять уменьшению осадки этих фундаментов, для чего необходимо осуществлять предварительное обжатие грунта под подошвой. В случае если усиливаемая конструкция не может быть предварительно разгружена, установка дополнительных жестких опор должна сопровождаться предварительным поднятием усиливаемой конструкции (см. рис. 3.8, б).
Подъем усиливаемой конструкции производится различными способами в зависимости от конструкции дополнительных опор и конструкций усиливаемых элементов. При усилении сборно-шарнирной рамы, которая собирается на месте из отдельных элементов, шарниры в узлах и упругие прокладки между усиливаемым ригелем и рамой усиления обеспечивают возникновение двух одинаковых по величине разгружающих сил, приложенных снизу вверх (см. рис. 3.8, б). Раму напрягают подъемом ее стоек домкратами, после чего в зазор между стойками рамы и существующей опорой укладывают специальные металлические прокладки, а домкраты снимают.
При усилении ригелей предварительно напряженными сборными железобетонными полураскосами (см. рис. 3.8, а) подъем усиливаемого ригеля производят горизонтально расположенным в верхнем узле домкратом. Для облегчения перемещения распираемых полураскосов в зазор между усиливаемым ригелем и полураскосами закладывают металлические коротыши из круглой арматурной стали. После подъема усиливаемой конструкции полураскосы соединяют один с другим распоркой из профильного металла на сварке, а домкрат снимают. Во избежание перегрузки колонн снизу полураскосы понизу связывают специальной металлической затяжкой.

Кроме жестких дополнительных опор для усиления изгибаемых элементов применяют упругие дополнительные опоры, которые в меньшей мере стесняют габариты производственных помещений. Дополнительные упругие опоры создаются обычно с помощью металлических ферм, закрепляемых на тех же опорах, на которые опирается усиливаемая конструкция. Упругая опора для усиливаемого элемента создается прокладкой между ним и конструкцией усиления (рис. 3.10), обладает меньшей жесткостью, чем усиливаемый железобетонный элемент. В многоэтажных зданиях при необходимости усиления ригеля одного из этажей, когда несущие конструкции вышележащего этажа имеют достаточный запас прочности, могут быть применены предварительно напряженные подвески (рис. 3.11).
Податливость опор этого типа происходит вследствие их продольной деформации. Реактивная разгружающая сила создается предварительным напряжением тяжей вначале натяжными гайками, а окончательно - натяжными муфтами. Нагрузки от тяжей воспринимаются рамой верхнего яруса, к стойкам которых закрепляют тяжи, приваривая их к предварительно устраиваемым металлическим обоймам из листовой стали.

Для уменьшения изгибающих моментов в элементах многопролетной многоярусной рамы могут быть применены крестовые предварительно напряженные связи из гибких металлических тяжей (рис. 3.12). Напряжение таких связей осуществляют стяжными муфтами или применением термического способа. Анкеровку выполняют с помощью специальных анкерных хомутов из листового металла, закрепленных на колоннах. Указанные связи допускается устанавливать по высоте одной и той же рамы только в разных пролетах. Для этих же целей может быть использовано усиление железобетонными раскосами с предварительно напряженными затяжнами (рис. 3.13), когда после установки раскоса гибкие металлические тяжи напрягаются термическим способом с обеих сторон раскоса и элемент усиления воспринимает как сжимающие, так и растягивающие усилия.

Для усиления изгибаемых элементов многопролетных зданий можно воспользоваться следующими решениями. Так, при усилении балок покрытия на промежуточных опорах устраивают выносные поры (рис. 3.14). Для усиления изгибаемых элементов принимают также двухконсольные разгружающие кронштейны, устанавливаемые на промежуточных опорах (рис. 3.15, 3.16).
При усилении сборных балок покрытия ветви кронштейнов представляют собой треугольные фермы. Нижний их пояс обычно выполняют из равнобокого уголка, а верхний пояс и решетка могут быть выполнены как из одинарных уголков, так и их круглых арматурных стержней (рис. 3.15).

Высота кронштейнов принимается равной высоте надопорной части усиливаемых балок, а длина консольных частей кронштейнов - 1/4...1/6 пролета усиливаемых балок. При небольшой длине консольных частей можно вообще отказаться от элементов решетки. Опорные элементы кронштейна могут быть либо из вертикального металлического листа толщиной 20...30 мм и высотой 300...400 мм, привариваемого снизу к распределительной горизонтальной прокладке, либо в виде седлообразных накладок, устанавливаемых сверху на балки и связанных между собой сваркой.
Конструкция опорного устройства зависит от способа натяжения. При натяжении болтами она представляет собой жесткую пластину, пропускаемую под низом усиливаемой балки и закрепляемую на болтах к ветвям кронштейна (см. рис. 3.15). При натяжении домкратом с натяжным устройством контроль натяжения осуществляют по манометру домкрата. После натяжения, как правило, укладывают фиксирующие прокладки. На промежуточных опорах может приниматься конструкция кронштейнов, собираемая из двух отдельных частей (см. рис. 3.16). После их установки верхние растянутые пояса сваривают над опорой накладками. По нижнему поясу создают связи для общей устойчивости нижнего пояса с помощью специальных опорных накладок. При нарушениях анкеровки вынос продольной арматуры опоры или кронштейна должен приниматься на расстоянии не менее 40 диаметров стержневой арматуры от опорного листа балки.

В тех случаях, когда возникает необходимость в проведении работ по усилению без снятия временной нагрузки, можно воспользоваться решением, предусматривающим установку дополнительной предварительно напряженной арматуры. В качестве дополнительной напряженной арматуры может использоваться горизонтальная, шпренгельная или их сочетание.
Если анкерные устройства невозможно разместить по торцам балок, их приваривают в приопорной зоне в местах, где напряжения в арматуре усиливаемой балки невелики (рис. 3.17). В этом случае натяжение производят термическим способом. Для исключения провисания под действием собственного веса стержни усиления закрепляют с помощью временных подвесок. После нагрева стержня свободный его конец также приваривают. При усилении шпренгельной арматурой ее натяжение осуществляют механическим способом, т.е. завинчиванием натяжных винтов или кладкой в зазор пакета большего количества прокладок (рис. 3.18).

Как при варианте горизонтального натяжения дополнительной арматуры, так и шпренгельном или комбинированном можно создать напряжение в них путем взаимного стягивания двух или четырех стержней специальными стяжными болтами (рис. 3.19, 3.20, 3.21). Стяжные болты имеют вид хомута с двумя нарезными концами и общей шайбой. Натяжение производится одновременным подтягиванием гаек на обоих концах хомутов. Натяжение взаимным стягиванием не требует значительных усилий, поскольку напряжения в стяжных болтах, выполняющих роль хомутов, в 7...10 раз меньше напряжений в стягиваемых дополнительных стержнях.

Достоинство этого способа напряжения наряду с простотой состоит в создании равномерных усилий во всех стягиваемых стержнях в результате саморегулирования. Круглые стержни дополнительной арматуры обычно принимают диаметром 18...40 мм. Восприятие поперечных сил при усилении изгибаемых элементов в основном производят увеличением площади сечения поперечной и наклонной арматуры.

Менее трудоемким способом является усиление вертикальными накладными хомутами (рис. 3.22). Для этого предварительно пробивают отверстия в перекрытии с обеих сторон балки, подкладывают прокладки из уголков и по ним накладывают хомуты, которые имеют концы с нарезкой. На эти концы надевается подкладка из полосовой стали и закручиваются гайки. При притягивании хомутов гайки следует закручивать одновременно на двух концах. Вариант усиления с вертикальными хомутами - усиление с помощью предварительно напряженных хомутов (рис. 3.23).

Конструкция предварительно напряженных хомутов состоит: из верхних крепежных уголков, подвешиваемых к плите перекрытия на болтах, нижних крепежных уголков, соединенных планками на сварке; четного количества хомутов и стяжных болтов с шайбами-захватами. После закрепления хомутов снизу и сверху предварительное напряжение создается взаимным стягиванием каждых двух рядом расположенных стержней стяжными болтами. Стягивание стержней производится одновременно с обеих сторон усиливаемой балки.
При усилении балок наклонными накладными хомутами (рис. 3.24) вместо подкладок из полосовой стали используют подкладки из уголков, которые приваривают к нижней продольной арматуре с помощью коротышей. После притягивания хомутов восстанавливают защитный слой.

Ребра сборных плит покрытия усиливают постановкой вертикальных накладных хомутов, которые объединяют вместе оба ребра (рис. 3.25). При усилении многопустотных плит с круглыми и овальными отверстиями можно использовать пустоты. Для этого на приопорных участках плит (1/4 пролета) сверху прорубают отверстия, в которые устанавливают дополнительные арматурные каркасы (рис. 3.26), и пустоты бетонируют пластичным бетоном на мелком заполнителе с устройством дополнительной плиты (рис. 3.26, б) или без ее устройства. Для восприятия одновременно поперечной силы и изгибающего момента плиты армируют на всю длину.

При усилении многопустотных плит на крайних опорах для предотвращения их сдвига каркасы устанавливают так, чтобы они заходили на опору. Затем устанавливают каркасы по торцам плит, которые после бетонирования создают балку-обвязку, при необходимости по периметру всех стен. На промежуточных опорах в пустоты примыкающих торцами плит устанавливают общие каркасы.
Недостаточная площадь опирания ребристых сборных плит может быть компенсирована устройством на промежуточных опорах металлических связей, взаимосоединяющих ребра плит смежных пролетов (рис. 3.27, а), а на крайних - удлинением опорных частей ребер (рис. 3.27, б). При необходимости короткие консоли колонн могут быть усилены установкой дополнительных предварительно напряженных наклонных или горизонтальных тяжей или хомутов (рис. 3.28). Тяжи крепятся к консоли металлическими крепежными элементами и напрягаются завинчиванием гаек.

Усиление капителей безбалочных перекрытий наряду с устройством железобетонных рубашек может осуществляться установкой металлических предварительно напряженных
пространственных шпренгелей (рис. 3.29). Конструкция шпренгеля состоит из нижней уголковой обвязки, опирающейся на опорную железобетонную обойму; верхней уголковой обвязки, охватывающей усиливаемую капитель по периметру, и четырех подкосов, соединяющих обвязки между собой. Забетонированная опорная обойма на колонне и смонтированная на ней нижняя обвязка с приваренными подкосами соединяются сваркой с нагретой верхней обвязкой, которая при остывании укорачивается и создает предварительное обжатие в подкосах. Размеры опорных обойм, температуру нагрева верхней обвязки следует определять исходя из нагрузки, которую должно воспринять усиление. Расчетные усилия в элементах пространственного шпренгеля следует вычислять как в пространственной статически определимой ферме на действие заданной нагрузки.
Усиление плит, опертых на контуру, наряду с набетонкой осуществляют постановкой пространственных предварительно напряженных металлических шпренгелей, подводимых снизу под усиливаемую плиту и подвешиваемых в углах к несущим элементам контура четырьмя болтами и четырьмя передаточными траверсами. Шпренгели устанавливают в двух взаимно перпендикулярных плоскостях по диагоналям плиты на одном уровне (рис. 3.30).

Верхние пояса шпренгеля плотно притянуты к нижней поверхности усиливаемой плиты, что позволяет включить их в совместную работу при предварительном напряжении нижних поясов термомеханическим способом. Все работы по монтажу и предварительному напряжению можно производить без разгрузки усиливаемой плиты.
Подкрановые балки усиливают двумя способами - металлической обоймой и выносными металлическими опорами (рис. 3.31) или металлической обоймой и шпренгелем, аналогично варианту комбинированного усиления, приведенного на рис. 3.21. Усиление креплений подкрановых балок к колоннам осуществляется пластинами, соединяемыми на сварке к закладным деталям колонны.
Закладные детали на колонне могут закрепляться либо металлическими хомутами на пружинных шайбах (рис. 3.32, а), либо устройством металлических обойм (рис. 3.32, б).

Усиление железобетонных балок намного сложнее, чем металлических, вследствие того, что железобетон – композиционный материал, где арматура работает совместно с бетоном. Зачастую у эксплуатирующей организации отсутствует проектная документация, поэтому положение рабочей арматуры приходится определять дополнительно.

Можно выделить два основных способа усиления или восстановления несущей способности железобетонных балочных конструкций:

усиление без изменения первоначальной конструктивной схемы;


усиление с ее изменением.

Первый способ заключается в увеличении поперечного сечения усиливаемого элемента, что достигается установкой хомутов или устройством специальных рубашек, обойм, накладок, наращиваний с добавлением арматуры, расширением опор. Это приводит к уменьшению пролета, а, следовательно, к изменению расчетной схемы. Но также связано с повышением веса конструкции.

Второй способ состоит в установке дополнительных горизонтальных или шпренгельных затяжек с предварительным натяжением либо комбинированных затяжек, что изменяет расчетную схему конструкции, но лишь незначительно увеличивает ее вес.

В создании предварительного напряжения по нижнему поясу балок при усилении особенно нуждаются монолитные конструкции, не заводского изготовления. Сборные железобетонные элементы и монолитные (т.е. изготовленные непосредственно на строительной площадке) нельзя приравнивать по несущей способности, поскольку у сборных конструкций предварительное напряжение по нижнему (растянутому) поясу создается в нормальных заводских условиях с гарантией качества. В условиях строительной площадки эта операция не может быть выполнена вообще.

По качеству адгезии бетона с арматурой, по надежности и долговечности – между монолитными и сборными железобетонными конструкциями также нельзя поставить знак равенства. Твердение монолитных конструкций на строительной площадке, как правило, происходит с нарушением технологических требований, а разопалубливание проводится до достижения бетоном необходимой прочности.

В то же время в заводских условиях, при автоклавном пропаривании в процессе связывания железобетона участвуют все компоненты бетонной смеси.

Используемые при этом элементы конструктивно просты, изготавливаются из арматуры или фасонного проката вне реконструируемого объекта, устанавливаются с минимальными трудовыми затратами, сразу же включаются в работу после установки и натяжения или увеличения сечения без применения других приспособлений. Они в 2-2,5 раза повышают первоначальную несущую способность изгибаемых элементов, не нарушают интерьеров помещений, могут быть скрыты подвесным потолком и т. п., занимают мало места и незначительно увеличивают сечение или высоту конструкций.

Способы усиления железобетонных балок

а, в - обетонированием; б - хомутами; г, д. е, ж - заделкой и сопряжением на опорах

Для обеспечения совместной работы бетона усиливаемой конструкции с бетоном усиления необходимо как при проектировании, так и при производстве работ уделять внимание мероприятиям, способствующим повышению сцепления старого бетона с новым. В частности, гладкие контактные поверхности рекомендуется подвергать пескоструйной обработке, насечке или обработке металлическими щетками. Непосредственно перед укладкой нового бетона поверхность старого должна быть промыта струей воды под давлением. При этом лишняя вода в виде лужиц должна быть удалена, так как излишнее увлажнение отрицательно влияет на сцепление. При устройстве железобетонных обойм колонн поверхность существующего бетона промывается струей воды под давлением.

	Устройство железобетонной обоймы Установка металлических уголков
Усиление монолитной балки железобетонной обоймой 1 — усиливаемая балка; 2 — обойма; 3 — плита; 4 — отверстия в плите для пропуска хомутов и подачи бетона; 5 — монтажная арматура обоймы; 6 — наклонные стержни обоймы; 7 — рабочая арматура обоймы; 8 — хомуты обоймы
	Установка дополнительной арматуры на полимеррастворе Установка внешней листовой арматуры на полимеррастворе
Усиление монолитной балки железобетонной рубашкой 1 — усиливаемая балка; 2 — рубашка; 3 — рабочая арматура рубашки; 4 — монтажная арматура рубашки; 5 — хомуты; 6 — насечка; 7 — стяжка

Рубашки чаще применяются при усилении монолитных балок ребристых перекрытий. Особое внимание рекомендуется уделять анкеровке поперечной арматуры по концам поперечного сечения рубашек. При усилении колонн хомуты должны привариваться к арматуре усиливаемой колонны, в случае каких-либо затруднений рубашка колонны должна рассчитываться на восприятие всей нагрузки. При усилении монолитных балок ребристых перекрытий хомуты выводятся через плиту через просверленные отверстия и заанкериваются с помощью продольных арматурных стержней.

Усиление наращиванием заключается в том, что усиливаемая конструкция увеличивается по высоте или ширине (снизу, с боков или сверху усиливаемого элемента).

	Наращивание балок снизу при значительном увеличении их несущей способности
	Наращивание балок снизу при незначительном увеличении их несущей способности
Усиление балок односторонним наращиванием 1 — усиливаемая балка; 2 — наращивание посредством коротышей; 3 — наращивание посредством соединительных элементов; 4 — арматура усиливаемой балки; 5 — дополнительная рабочая арматура; 6 — коротыши; 7 — соединительные элементы на сварке

Характерной особенностью этого способа является восприятие касательных напряжений, действующих в плоскости контакта старого бетона с новым, специальной дополнительной арматурой, привариваемой к арматуре усиливаемой конструкции, предварительно обнажаемой скалыванием защитного слоя в местах приварки.

Наращивание применяется для усиления любых железобетонных конструкций (как монолитных, так и сборных). Усиление верхних полок сборных балок покрытий выполняется в случае замены плит покрытий. При наращивании не рекомендуется применение арматурных стержней диаметром менее 10 мм. При скалывании защитного стоя, расположенного в сжатой зоне, следует учитывать временное снижение несущей способности.

В ряде случаев для увеличения несущей способности усиливаемых элементов наращиванием достаточно лишь увеличить количество основной продольной арматуры, для чего рекомендуется сколоть защитный слой не менее чем на 0,5 диаметра арматуры и посредством параллельной приварки через коротыши из арматуры диаметром от 10 до 40 мм и длиной от 50 до 200 мм соединить дополнительную арматуру с существующей.

В растянутой зоне усиливаемых элементов коротыши размещаются на расстоянии 200…1000 мм, в сжатой зоне — на расстоянии не более 500 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры усиления. После проведения сварочных работ, взамен сколотого защитного слоя наносится новый — в виде цементной штукатурки или торкретированием. В этих случаях сечение усиливаемого элемента увеличивается незначительно, в пределах от 20 до 80 мм.

	Подведение разгружающих стоек
	Подведение разгружающих портальных рам
	Устройство железобетонной обоймы
Усиление дополнительной жесткой опорой а — подведенной металлической стойкой: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — отдельный фундамент под дополнительную опору; 3 — металлическая стойка; 4 — элементы крепления; б — подведенным металлическим порталом: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — подведенный металлический портал; 3 — охватывающий металлический хомут; 4 — прокладки; в — металлическими подкосами: 1 — усиливаемый ригель; 2 — металлические подкосы; 3 — затяжка на уровне пола; 4 — клиновидные прокладки; 5 — опорный уголок; 6 — фиксирующие болты

При разрывах арматурных стержней в изгибаемых элементах рекомендуется восстанавливать их приваркой напряженных накладок. Предварительно следует подпереть усиливаемую конструкцию временными подпорками, сколоть защитный слой на необходимой длине, приварить стержни усиления (накладки) одним концом, нагреть током, например от сварочного трансформатора, приварить второй конец в нагретом состоянии, восстановить нарушенный защитный слой пластичным бетоном на мелком заполнителе.

Допускается приварка дополнительной арматуры из сталей классов A-I, A-II, A-III к существующей арматуре тех же классов. При арматуре из высокоуглеродистых сталей классов A-IV и выше, а также из канатов и прядей сварка не допускается.

В случаях, когда условия технологического процесса позволяют стеснение габаритов производственных помещений, одним из простых способов усиления изгибаемых элементов (балок, ригелей, рам, ферм и т.п.) является установка дополнительных жестких опор.

Усиление ригеля дополнительной жесткой опорой а — опирающимися на нижележащее перекрытие: 1 — усиливаемый ригель; 2 — подкладка; 3 — коротыши из круглых арматурных стержней; 4 — двухсторонняя распорка, привариваемая после распора полураскосов; 5 — металлический оголовник; 6 — полураскос; 7 — затяжка на уровне пола; 8 — домкрат; 9 — сварные швы; б — опирающимися на обоймы колонны: 1 — усиливаемый ригель; 2 — обойма; 3 — подкосы; 4 — затяжка; 5 — натяжная муфта; 6 — металлический оголовник; 7 — планки; 8 — прокладки

Поскольку при выполнении жестких опор на самостоятельных фундаментах полностью избежать осадки опоры весьма затруднительно, то во всех случаях желательно устанавливать их на существующие фундаменты, если даже при этом необходимо их усилить. В этих случаях жесткие дополнительные опоры выполняют в виде порталов или подкосов.

Элементы дополнительных жестких опор могут быть железобетонными и металлическими. Их рекомендуется изготавливать заранее.

При выполнении жестких опор в виде подведенных стоек, имеющих самостоятельные фундаменты, рекомендуется обращать особое внимание на уменьшение осадки этих фундаментов, для чего необходимо осуществлять предварительное обжатие грунта под подошвой. Одним из способов предварительного обжатия грунта является загружение фундамента нагрузкой, не меньшей расчетной, до возведения стойки. Для уменьшения давления на грунт под подошвой нового фундамента рекомендуется устраивать распределительную песчано-гравийную подушку.

При усилении ригеля рамы дополнительными жесткими опорами в виде металлических подкосов накладные металлические детали в нижних углах должны быть закреплены. После подведения подкосов для плотного прилегания сопрягаемых конструкций, обеспечивающих эффективность усиления, необходимо в верхнем узле произвести расклинку клиновидными прокладками. Возможно устройство подкосов с опиранием на металлические обоймы колонн.

	Установка горизонтальных затяжек из арматурной стали
	Установка дополнительной термонапряженной арматуры

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде металлических или железобетонных подкосов подъем усиливаемого ригеля может производиться, например, горизонтально расположенным домкратом. Для облегчения перемещения распираемых полураскосов необходимо в зазор между усиливаемым ригелем и полураскосами закладывать металлические подкладки и коротыши из круглой арматурной стали. После подъема усиливаемой конструкции на необходимую величину с обеих сторон полураскосов приваривают распорки из профильного металла, например из швеллеров, а домкрат снимают. При усилении полураскосами, во избежание перегрузки колонн внизу, полураскосы необходимо связать понизу специальной металлической затяжкой.

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде подкоской системы, устанавливаемой на одной колонне, подъем усиливаемой конструкции производится натяжением металлической затяжки посредством натяжной муфты. Для установки подкосной системы в нижней части колонны необходимо предварительно устроить обойму. После установки и стягивания подкосов они в нижней части закрепляются приваркой металлических планок к подкосам. Усиление жесткими дополнительными опорами этого типа в меньшей мере стесняет габариты производственных помещений.

При усилении ригеля рамы дополнительными жесткими опорами в виде металлических подкосов накладные металлические детали в нижних углах должны быть закреплены. После подведения подкосов для плотного прилегания сопрягаемых конструкций, обеспечивающих эффективность усиления, необходимо в верхнем узле произвести расклинку клиновидными прокладками. Возможно устройство подкосов с опиранием на металлические обоймы колонн.

В случаях, когда усиливаемая конструкция не может быть предварительно разгружена, установка дополнительных жестких опор должна в обязательном порядке сопровождаться предварительным поднятием усиливаемой конструкции. Подъем усиливаемой конструкции может быть произведен различными способами и зависит как от конструкции дополнительных опор, так и от конструкции усиливаемых элементов.

	Подведение разгружающих балок на консолях
	Подведение разгружающих балок на хомутах
Усиление дополнительной упругой опорой (металлической балкой) а — на подвесках — стяжных болтах: 1 — усиливаемая балка; 2 — усиливающая балка; 3 — стяжной болт; 4 — опорный уголок; 5 — прокладка; б — на кронштейнах; 1 — усиливаемая балка; 2 — усиливающая балка; 3 — металлическая обойма колонны; 4 — кронштейны; 5 — клиновидные прокладки

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде металлических или железобетонных подкосов подъем усиливаемого ригеля может производиться, например, горизонтально расположенным домкратом. Для облегчения перемещения распираемых полураскосов необходимо в зазор между усиливаемым ригелем и полураскосами закладывать металлические подкладки и коротыши из круглой арматурной стали. После подъема усиливаемой конструкции на необходимую величину с обеих сторон полураскосов приваривают распорки из профильного металла, например из швеллеров, а домкрат снимают. При усилении полураскосами, во избежание перегрузки колонн внизу, полураскосы необходимо связать понизу специальной металлической затяжкой.

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде подкоской системы, устанавливаемой на одной колонне, подъем усиливаемой конструкции производится натяжением металлической затяжки посредством натяжной муфты. Для установки подкосной системы в нижней части колонны необходимо предварительно устроить обойму. После установки и стягивания подкосов они в нижней части закрепляются приваркой металлических планок к подкосам. Усиление жесткими дополнительными опорами этого типа в меньшей мере стесняет габариты производственных помещений.

	Подвеска к разгружающим балкам
	Установка горизонтальных затяжек из уголков
Усиление изгибаемых элементов дополнительными упругими опорами а — металлическими балками на подвесках; б — металлическими треугольными фермами; 1 — разгружаемый элемент; 2 — разгружающая конструкция; 3 — подвеска; 4 — опора разгружающей конструкции; 5 — фиксирующий болт; 6 — прокладка; 7 — отверстия, заполняемые бетоном после усиления

Для усиления изгибаемых элементов применяются также дополнительные упругие опоры, создаваемые обычно с помощью металлических ферм и балок, устанавливаемых под усиливаемым элементом на общие с ними или самостоятельные опоры и воспринимающие нагрузку через прокладки, расположенные в пролете между усиливающим и усиливаемым элементом.

Включение конструкций дополнительных упругих опор в работу может осуществляться подтягиванием в процессе монтажа опорных концов упругих опор к усиливаемому элементу или с помощью расклинивающих прокладок. Вместо расклинивающих прокладок могут устанавливаться распорные болты.

При усилении изгибаемых элементов многоэтажных зданий упругие дополнительные опоры могут быть созданы металлическими тяжами. Реактивная разгружающая сила создается предварительным напряжением тяжей вначале посредством натяжных гаек, а окончательно — натяжными муфтами. Нагрузка от тяжей воспринимается рамой верхнего яруса, к стойкам которой они крепятся.

Для усиления в основном сборных балок покрытия больших пролетов и ферм под нагрузкой могут быть рекомендованы предварительно напряженные шарнирно-стержневые цепи. Применение шарнирно-стержневых цепей позволяет создать противоположную по знаку нагрузку в виде ряда сосредоточенных грузов, расположение и величины которых намечаются заранее в зависимости от очертаний цепей. Эффект усиления (создание реактивных сил заданных величин) достигается натяжением статически определимой цепи.

Установка разгружающих кронштейнов	Установка комбинированных затяжек из арматурной стали
Установка затяжек из швеллера	Устройство железобетонной рубашки
Устройство железобетонного наращивания	Установка стяжных хомутов у опор
Установка стягиваемых поперечных стержней у опор	Установка наклонных стержней у опор

Основными элементами при усилении этим способом являются: собственно шарнирно-стержневая цепь, состоящая из двух одинаковых ветвей по обе стороны усиливаемой балки (уголки с подрезанными вертикальными полками в местах перегиба, арматурные стержни до 30…36 мм диаметром или канаты); анкерные устройства в виде сварных накладок из листового металла в верхней зоне балок над опорами; подвески, обычно из круглой стали, или стойки из профильного металла в местах перегиба ветвей цепи. Арматурные стержни принимаются из стали классов A-I, A-II, A-III, металлические конструкции — из сталей ВСт3сп, ВСт3пс, ВСт3кп. Сварные соединения необходимо выполнять с особой тщательностью.

	Установка шпренгельных затяжек из уголков
	Установка шпренгельных затяжек из арматурной стали
Усиление изгибаемых элементов предварительно напряженной шарнирно-стержневой цепью: а — усиление балки монолитного ребристого перекрытия; б — усиление сборной балки покрытия; 1 — усиливаемый элемент; 2 — шарнирно-стержневая цепь; 3 — стойка; 4 — центральная стойка; 5 — металлическая обойма анкерного устройства

Все элементы цепи рекомендуется изготавливать заранее в соответствии с размерами усиливаемой балки, тщательно проверенными в натурных условиях. Элементы цепи следует устанавливать в определенной последовательности. К закрепленным на балке анкерным устройствам подвешивают обе ветви цепи с заранее прикрепленными подвесками, имеющими на концах винтовую нарезку, и соединительными планками. Если кроме подвесок требуются и стойки, то их устанавливают, оставляя свободным место для центральной подвески (стойки).

При закручивании гаек все соединительные планки подвесок плотно притягиваются к усиливаемой балке, а цепь получает некоторое натяжение, вследствие которого происходит обжатие анкерных устройств и обмятие всех промежуточных узлов, что приводит к устранению или уменьшению потерь напряжений в дальнейшем. Затем натяжение ослабляется и узлы устанавливаются в проектное положение в соответствии с цепной линией. При креплении ветвей цепи к анкерным устройствам на болтах имеется возможность регулировать длину цепи, что позволяет установить цепь в проектное положение с большей точностью.

При проектировании очертания цепи рекомендуется принимать его таким, чтобы тангенсы углов наклона отдельных звеньев, начиная от середины, относились между собой как 1:3:5 и т.д. Соблюдение этого условия приводит к тому, что усилия (реактивные силы) во всех подвесках и стойках будут примерно одинаковой величины, и основное натяжение можно производить в месте расположения центральной подвески или стойки. Величина усилия предварительно определяется теоретически.

Для основного натяжения ветвей цепи в месте расположения центральной подвески или стойки применяются различные способы. В случаях, когда цепь располагается выше низа усиливаемой балки, т.е. требуется установка подвески, натяжение можно осуществлять посредством закручивания гаек динамометрическим ключом с помощью домкрата с манометром, упирающегося в низ балки, и другими способами. Показания манометра позволяют достаточно точно определять величину разгружающей нагрузки. Независимо от расположения цепи относительно усиливаемой балки можно осуществить натяжение ее ветвей оттарированным грузом с последующей фиксацией узла подвеской или стойкой. При натяжении этим способом также обеспечивается достаточный контроль.

Для усиления изгибаемых элементов многопролетных зданий или конструкций (сборных балок покрытия, второстепенных балок монолитных ребристых перекрытий и т.п.) в приопорных зонах могут применяться двухконсольные предварительно напряженные разгружающие кронштейны, устанавливаемые на промежуточных опорах.

При усилении сборных балок покрытия обе ветви кронштейнов представляют собой треугольные фермы. Нижний пояс выполняется из одного уголка, а верхний пояс и решетка могут быть выполнены как из одинарных уголков, так и из круглых арматурных стержней.

Усиление сборной балки покрытия а — шарнирно-стержневой цепью: 1 — усиливаемая балка; 2 — шарнирно-стрежневая цепь; 3 — анкерное устройство; 4 — натяжной болт; 5 — опорная подкладка; 6 — соединительный опорный швеллер; 7 — ребро жесткости;	г — подпружными системами: I — крайних пролетов — шпренгелем; II — средних пролетов — разгружающими кронштейнами; 1 — усиливаемая балка; 2 — опора; 3 — шпренгель; 4 — упоры; 5 — уголок; 6 — соединительная стяжка;
б — предварительно напряженными разгружающими кронштейнами: 1 — усиливаемая балка; 2 — уголки нижнего пояса кронштейна; 3 — тяжи кронштейна; 4 — колонна; 5 — натяжные болты; 6 — связи по нижнему поясу; 7 — оголовник; 8 — плиты покрытия; 9 — распределительная прокладка; 10 — опорный лист; в — выносными опорами: 1 — усиливаемая балка; 2 — опора; 3 — двухконсольные металлические балки; 4 — столик выносной опоры; 5 — соединительный стержень;	д — шпренгелем: 1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгель; 3 — анкерное устройство; 4 — опорный швеллер; 5 — подкладка с шаровым гнездом; 6 — опорный лист; 7 — прокладка из круглых стержней; 8 — квадратная подкладка; 9 — гайка, вваренная в опорный лист; 10 — натяжной винт; 11 — пакет металлических прокладок

Высота кронштейнов принимается равной высоте надопорной части усиливаемых балок. Длины консольных частей кронштейнов рекомендуется принимать равными 1/4 — 1/6 пролета усиливаемых балок. При небольшой длине консольных частей можно вообще отказаться от внутренних элементов решетки.

Частями кронштейна являются ветви кронштейнов, опорные элементы (опорный лист или седлообразные накладки), соединительные элементы в виде отрезков уголков или круглых стержней, упорные устройства, прикрепляемые под низом усиливаемой балки к концам ветвей кронштейна. Эти устройства служат для создания опор усиливаемых балок и могут иметь различную конструкцию в зависимости от способа натяжения кронштейна.

Конструкция упорного устройства зависит от способа натяжения. При натяжении болтами она представляет собой жесткий элемент, пропускаемый под низом усиливаемой балки и закрепляемый на болтах к ветвям кронштейна. Контроль натяжения осуществляется по прогибу концов кронштейна. При натяжении подвеской оттарированного груза жесткий элемент упорного устройства приваривается к ветвям кронштейна, для чего в нем предусматриваются отверстия или привариваются петли. После натяжения в зазор между низом балки и пластиной упорного устройства плотно укладываются фиксирующие прокладки, а грузы снимаются. Потери напряжения устраняются подвеской груза на 10…15 % большего, чем требуемая разгружающая нагрузка. После натяжения домкратами, устанавливаемыми между упорами, подвешенными на концах кронштейна, и низом балки, также укладывают фиксирующие прокладки. Контроль натяжения осуществляют по манометру домкрата. Поскольку эта система является статически определимой, свободно вращающейся на средней опоре, то можно производить натяжение только одного конца кронштейна. Усилие на другом конце в этом случае будет также известно.

Разгружающие кронштейны могут выполняться также в виде сплошных балок из прокатного металла.

В случаях, если усиление вызвано нарушением анкеровки продольной рабочей арматуры, вынос опоры или кронштейна от опорного листа балки должен быть не менее 40 диаметров при стержневой арматуре периодического профиля и не менее 80 диаметров при арматуре из высокопрочной проволоки.

При усилении балок покрытия многопролетных зданий рекомендуется применять одновременно различные конструктивные решения для крайних и средних пролетов. Для крайних пролетов можно применить предварительно напряженный шпренгель, для средних — предварительно напряженные разгружающие кронштейны.

Способы создания предварительного напряжения в затяжках железобетонных конструкций
Установка на упоры нагретой затяжки	Приварка к оголенной арматуре нагретой затяжки
Установка гидродомкратов между конструкцией и затяжкой	Установка гидродомкратов под затяжкой
Стягивание муфт	Стягивание болтов
Затяжка гаек	Подклинивание пластинами
Стягивание хомутов	Натяжение болтами

Для монолитных и сборных изгибаемых элементов в случаях необходимости проведения работ в минимальные сроки без снятия временной нагрузки может быть рекомендован способ усиления посредством установки дополнительной предварительно напряженной арматуры.

Добавочная арматура может быть как горизонтальной, так и шпренгельной. Возможна также установка горизонтальной и шпренгельной арматуры одновременно. В результате установки дополнительной арматуры с предварительным ее напряжением меняется напряженно деформированное состояние усиливаемых балок. Предварительное напряжение включает дополнительную арматуру в совместную работу с усиливаемой балкой, которая может рассматриваться как изгибаемая конструкция с увеличенной площадью арматуры, дополнительная часть которой не имеет сцепления с бетоном, и с изменяющейся рабочей высотой.

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 — набетонка	1 — усиливаемая балка; 2 — арматура балки; 3 — дополнительная предварительно напряженная арматура; 4 — коротыш

Способ усиления установкой дополнительной предварительно напряженной арматуры имеет несколько разновидностей, которые отличаются друг от друга анкеровкой дополнительной арматуры и способом ее натяжения.

Натяжение дополнительной арматуры может производиться механическим, электротермическим или электротермомеханическим способами.

При механическом способе натяжение напрягаемой арматуры производится с помощью домкратов, динамометрических ключей, натяжных болтов, стяжных хомутов, притягивающих тяжи друг к другу, а также специальных усиливающих устройств шпренгельного или рычажного типа.

Одним из способов закрепления дополнительной арматуры в случаях, когда анкерные устройства нельзя разместить на торцах балки, является их приварка к существующей арматуре. В этих случаях скалывают защитный слой на небольших участках в приопорных зонах, т.е. там, где напряжения в арматуре усиливаемой балки незначительны. К обнаженной рабочей арматуре необходимо приварить коротыши, диаметр которых несколько больше толщины защитного слоя, при этом не следует нарушать стержни поперечного армирования или хомуты. К коротышам приваривают арматурные стержни усиления. Натяжение в данном случае производят термическим способом.

Усиление балки дополнительной предварительно напряженной арматурой а — горизонтальными затяжками: 1 — усиливаемая балка; 2 — горизонтальные затяжки; 3 — уголок анкера; 4 — вертикальные стержни анкера; 5 — натяжной болт; 6 — шайба; 7 — отверстие, заделываемое после установки анкера; б — промежуточными распорками: 1 — усиливаемая балка; 2 — затяжки; 3 — промежуточные распорки; 4 — натяжной болт; 5 — анкерное устройство; в — шпренгельными затяжками: 1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгельные затяжки; 3 — подкладка; 4 — коротыш; 5 — натяжной болт; 6 — шайба; 7 — швеллер анкера; 8 — отверстие, заделываемое после установки анкера; г — комбинированными затяжками: 1 — усиливаемая балка; 2 — горизонтальные затяжки; 3 — шпренгельные затяжки; 4 — подкладка; 5 — коротыши; 6 — уголок анкера горизонтальных затяжек; 7 — вертикальные анкерные стержни; 8 — натяжной болт; 9 — шайба; 10 — швеллер анкера шпренгельных затяжек; 11 — отверстие, заделываемое после установки анкера

Стержни усиления устанавливают в проектном положении с помощью временных подвесок, количество которых следует назначать так, чтобы исключить провисание под действием собственного веса. Стержни должны быть максимально прямолинейными. Один конец стержня приваривают к коротышу, а второй остается свободным. Стержень включают в электрическую цепь и нагревают до расчетной температуры. Свободный конец прижимают к коротышу и приваривают. В процессе сварки до полного остывания шва необходимо поддерживать постоянную расчетную температуру. Для предотвращения выпучивания продольной арматуры в местах приварки дополнительной напряженной арматуры коротыши желательно располагать рядом с одним из хомутов со стороны пролета.

Прокладки, подкладки, и другие детали при усилении шпренгельной арматурой и ее натяжении необходимо устанавливать в местах перегибов стержней между нижней гранью усиливаемой балки и шпренгельными стержнями. Конструкции этих элементов зависят от способа натяжения стержней, расстояния между нижней гранью усиливаемой балки и стержнями усиления и ширины усиливаемой балки.

В отдельную группу усиления дополнительной арматурой могут быть объединены и рекомендованы к применению затяжки, напрягаемые посредством взаимного стягивания двух или четырех стержней специальными стяжными болтами. Стяжные болты должны иметь вид хомута с двумя нарезными концами и общей шайбой. Натяжение производится одновременным подтяги ванием гаек на обоих концах этого хомута. Натяжение посредством взаимного стягивания характеризуется простотой и не требует значительных усилий, поскольку напряжения в стяжных болтах (хомутах) в 7…10 раз меньше напряжений в стягиваемых дополнительных стержнях. Данный способ позволяет создать во всех стягиваемых стержнях (двух или четырех) равномерные усилия, т.е. обеспечивает их саморегулирование. Стягивание может производиться одним стяжным болтом или двумя, с промежуточными распорками или без них. Вертикальные стержни анкеров-затяжек пропускаются через просверленные в перекрытии отверстия для анкеровки.

Для усиления железобетонных конструкций разработано большое количество способов:

· увеличение геометрических размеров поперечных сечений конструктивных элементов, что сопровождается увеличением собственного веса конструкций и увеличением строительной высоты;

· устройство внешних стяжек, подпоров, поясов, шпренгелей, приводящее к изменению архитектурного вида сооружений и значительным временным и материальным затратам;

· приклеивание металлических пластин или их сварка.

Так, усиление железобетонных конструкций, путем наклейки композиционных материалов позволяет в значительной степени увеличить их несущую способность и жесткость, а также продлить срок эксплуатации всего сооружения. Здесь следует отметить основные следующие преимущества материала:

· совместная работа элемента внешнего армирования с усиливаемой конструкцией на всех этапах ее загружения (такая работа обеспечивается надежным клеевым соединением);

· высокая долговечность и стойкость к коррозии;

· высокие механические характеристики (прочность и модуль упругости) материалов, составляющих систему усиления;

· высокое относительное удлинение материалов усиления;

· простота монтажа и малый собственный вес.

Способы усиления жб констр с изменением статической схемы их работы.

Усиление констр этим методом производится

1.Изменением места передачи нагр с помощью распределительных усилий в виде балок изменяющих место сосредоточенных нагр и уменьшающие изгибающий момент

2.Повышение степени статической неопределенности путем устр-ва доп опор установкой дополнительных связей с целью обеспечения пространственной работы и неразрезности.

Дополнит опоры - жесткие в виде стоек с жесткими функ-ями или подкосов подвесов передающих нагрузку на существующий ф-т.

Для включения в совместную работу дополнительных жестких опор в местах сопряжения усиливаемых констр их предвар напрягают домкратами или с помощью клиньев. Дополнит упругие опоры менее эффективны но и менее стесняют габариты помещения. К упругим опорам относят опоры осадкой которых пренебречь нельзя. Их устанавливают с помощью балок системой ферм которые расположены снизу сверху или с боковых сторон усиливаемых констр. Для изгибаемых большепролетных констр многопролетные здания эффективно выполнять доп упругие связив виде упругих кронштейнов из прокатных профилей.

3. Повышение степени внутренней статической неопределимости устройством затяжек распоров сопряжений шарнирно стержневых цепей

при обеспечении совместной работы доп растянутой ар-ры с усиливаемой констр закреплением ее по концам доп ар-ра играет роль затяжки. Закрепление ее по концам производится с помощью анкерных устройств.В зависимости от места закрепления ар-ры на констр различ горизонтальную шпренгельную затяжку.

Способы усиления балок и ригелей затяжками

а - горизонтальными; б - шпренгельными; в -- комбинированными; 1 - на­тяжной болт; 2 - шайба-упор; 3 - тяжи-затяжки; 4 - опорный анкер из швеллера; 5 - подкладки из круглого стержня; 6 - отверстие в плите, за­делываемое после установка анкера; 7 - уголковый упор; 8 - анкеры угол­кового упора; 9 - тяжи-затяжки; 10 - подкладки из полосовой стали

Усиление колонн распорками

а - сжатых; б - енецентренно сжатых; I - стяжные болты; 1 - упоры аз уголков; 3 - планки; 4 - распорки; 5 - натяжной болт; 6 - планки, привари­ваемые после установки распорок

Способы усиления железобетонных плит наращиванием

Область применения каменных и армокаменных конструкций. Материалы для изготовления каменных кладок, их физико-механические свойства. Прочность и деформативные характеристики каменой кладки. Основные факторы, влияющие на прочность кладки. Расчет элементов каменных конструкций на центральное и внецентренное сжатие.

Виды конструкций:

КАМЕННЫЕ

б) Перекрытия (арки своды перемычки оболочки)

в) Столбы, простенки

АРМОКАМЕННЫЕ

а) Конструкции с поперечной арматурой

б) Конструкции с продольной арматурой

в) Конструкции с поперечной и продольной

г) Конструкции с напрягаемой арматурой

Классификация каменных материалов
По происхождению:
- природные;
- искусственные.
По размеру:
- блоки (высота > 500 мм);
- мелкоштучные камни (высота < 200 мм).
По материалу:
- искусственные: глиняные, силикатные, бетонные, легкобетонные, ячеистые;
- природные: гранит, известняк (бут), туф и т.д.

Марка кирпича и раствора

Прочность кладки зависит от марки камян и марки раствора,но прочность кирпичана сжатие используется незначительно

При сжатии отдельные камни в кладке работают на изгиб и срез,поэтому марка кирпича устанавливается из его прочности на сжатие и изгиб.Изгиб и срез отдельных кирпичей происходит вследствии неравномерной плотности раствора в шве

На прочность кладки влияют форма поверхности кирпичаи толщина шва;чем ровнее кирпич и тоньше шов,тем прочнее кладка

Влияют размер сечения кладки(толщина стены):при уменьшении размеров сечения кладки ее прочность возрастает.Это отчасти объясняется снижением кол-ва швов.

На прочность кладки влияет различие деформативных свойств кирпича

Прочность кладки возрастает со временемв следствии возрастания прочности раствора.

На прочностькладки при сжатии не влияет система перевязки и сцепление раствора с кирпичем.

Деформативность кладки.

В каменной кладке различают следующие деформации:

Объёмные, возникающие во всех направлениях, вследствие усадки раствора и камня или от изменения температуры;

Силовые, развивающиеся, главным образом, вдоль направления действия силы.

Усадочные деформации кладки зависят от материала кладки. Температурные деформации кладки также зависят от материала кладки и коэффициента линейного расширения кладки.

При действии нагрузки (силовые деформации) каменная кладка представляет собой упругопластическиё материал. Начиная с небольших напряжений в кладке, кроме упругих, развиваются и пластические деформации. Поэтому силовые деформации будут зависеть от характера приложения нагрузки и могут быть 3 видов:
- деформации при однократном загружении кратковрем. Нагрузкой

Деформации при длительном действии нагрузки

Деформации при многократно повторных нагрузках.
Расчёт на центральное сжатие

m g – коэффициент влияния длительности, выражающийся в нарастании прогибов вследствие ползучести.

Коэффициент продольного изгиба (находится по таблицам в зависимости от гибкости и упругой характеристики кладки