Примеры конструктивных решений по ремонту и усилению строительных конструкций производственных зданий и сооружений. Альбом II. Ремонт и усиление железобетонных конструкций

СССР

Министерство тракторного и сельскохозяйственного машиностроения

Управление главного механика и главного энергетика

ГОЛОВНОЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО РЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ГПКТБ

Тема РМ 1-40/75 (этап 4)

Примеры конструктивных решений по ремонту и усилению строительных конструкций производственных зданий и сооружений.

Альбом 2.

Ремонт и усиление железобетонных конструкций.

Начальник ГПКТБ

М.А.Питкевич

Заместитель начальника ГПКТБ по ремонтно-строительному проектированию, руководитель темы

И.Д.Донченко

Главный конструктор проекта

В.И.Шевелев

Заведующий отделом проектирования ремонта сооружений

О.Б.Таубе

Заместитель заведующего отделом проектирования ремонта сооружений

А.Г.Горбачев

Волгоград 1975

 

Содержание альбома II

Содержание

Общая часть

Классификация способов усиления железобетонных конструкций

Оценка несущей способности железобетонных конструкций при выборе способов их усиления

Основные положения по расчету  и конструированию усилений

Материалы для усиления конструкций и предъявляемые к ним требования

Коррозия арматуры в эксплуатируемых конструкциях промышленных зданий

Коррозия бетона в эксплуатируемых конструкциях промышленных зданий

Классификация основных видов деформаций железобетонных элементов и мероприятий по борьбе с ними

Усиление плит. Введение

Усиление плит покрытия типа ПНС и ПКЖ металлическими балками

Выполнение отверстий в плитах покрытия типа ПНС и ПКЖ

Усиление плит наращиванием

Увеличение длины опирания плит. Усиление продольных ребер плит покрытия

Исправление дефектов опирания плит покрытия и перекрытия

Мероприятия против выпадения мелкоразмерных плит покрытия

Усиление балок. Введение

Удельные технико-экономические показатели способов усиления балок (на 1 пог. м)*

Пример расчета определения необходимости усиления балок

Усиление балок железобетонными обоймами, рубашками и наращиванием

Усиление балки железобетонной обоймой

Усиление железобетонной балки наращиванием с помощью коротышей

Усиление железобетонной балки двусторонним наращиванием с помощью хомутов

Расчет усиления железобетонных балок обоймами, рубашками и наращиванием

Пример расчета усиления железобетонных балок рубашками

Пример расчета усиления балок железобетонной обоймой

Пример расчета усиления наращиванием в сжатой зоне балки

Усиление балок предварительно-напряженными затяжками, дополнительной арматурой и шпренгелями

Расчет усиления балок горизонтальными предварительно-напряженными затяжками, стержнями и шпренгелями

Примеры расчета балок усиления горизонтальной предварительно-напряженной затяжкой и стержнями

Пример расчета усиления балки предварительно-напряженными шпренгелями

Пример расчета усиления балки предварительно-напряженными затяжками

Усиление балок горизонтальной затяжкой

Усиление балок покрытия шпренгелем

Усиление балок дополнительной преднапряженной арматурой и шпренгелями

Усиление элементов с предварительным напряжением конструкции усиления

Пример расчета усиления предварительно-напряженной разгружающей балкой

Усиление преднапряженной балкой

Усиление преднапряженной балкой (двутавром)

Усиление преднапряженными балками (швеллерами)

Примеры расчета усиления балок способом дополнительных жестких опор

Усиление балок посредством дополнительных жестких опор

Исправление сборного элемента с пропущенными закладными деталями

Конструкции хомутов, устанавливаемых вместо отсутствующих закладных деталей

Усиление балки на восприятие поперечных сил и изгибающих моментов

Варианты усиления балок покрытия и перекрытия на восприятие поперечных сил

Указания по усилению консолей балок

Усиление длинных и коротких консолей балок тяжами

Усиление колонн. Введение

Удельные технико-экономические показатели способов усиления колонн (на 1 пог.м)

Усиление колонн обоймами, односторонним и двусторонним наращиванием

Усиление колонн железобетонной обоймой, двусторонней и односторонней набетонкой

Расчет усиления центрально-сжатых колонн железобетонными обоймами

Пример расчета усиления центрально-сжатой колонны железобетонной обоймой

Расчет усиления внецентренно-сжатых колонн с большими эксцентриситетами способом наращивания

Пример расчета усиления внецентренно-сжатой железобетонной колонны с большим эксцентриситетом способом наращивания

Расчеты усиления внецентренно-сжатых колонн с малыми эксцентриситетами способом наращивания

Пример расчета усиления внецентренно-сжатой железобетонной колонны с малым эксцентриситетом способом наращивания

Усиление колонн предварительно-напряженными распорками

График для определения напряжений в распорках усиления в зависимости от их уклона

Пример расчета усиления центрально-сжатой колонны  предварительно-напряженными распорками

Усиление колонн двусторонними пренапряженными распорками

Пример расчета усиления внецентренно-сжатой колонны с большим эксцентриситетом  предварительно-напряженными распорками

Пример расчета усиления внецентренно-сжатой колонны с малым эксцентриситетом  предварительно-напряженными распорками

Усиление колонн односторонними пренапряженными распорками

Усиление колонн металлическими обоймами

Усиление (удлинение) коротких консолей колонн

Конструкции исправления, устанавливаемые вместо отсутствующих закладных деталей, воспринимающих значительные внешние усилия

Усиление (удлинение) консольных выступов колонн при недостаточности опорной площади для укладываемых на них элементов каркаса

Усиление коротких консолей на колоннах преднапряженными тяжами

Усиление консолей железобетонных колонн

Конструкции исправления, устанавливаемые вместо вместо отсутствующих закладных деталей, воспринимающих значительные внешние усилия

Исправление дефектно-смонтированных колонн – устройство выреза для прохождения крана

Исправление шарнирного узла несущей стропильной конструкции, расположенной на оголовке колонны

Исправление связей стенового ограждения с колоннами каркаса

Таблица № 3  Расчетные сопротивления бетона при расчете конструкций на прочность и при проверке необходимости расчета по раскрытию трещин

Таблица № 4 Начальные модули упругости тяжелого бетона при сжатии и растяжении 

Таблица № 5 Расчетные сопротивления арматуры

Таблица № 6 Модули упругости арматуры E_a

Таблица № 7 Значения коэффициентов φ и m_дл для расчета по прочности центрально и внецентренно-сжатых железобетонных элементов

Таблица № 8 Сортамент горячекатаных арматурных сталей

Таблица № 9 Значения коэффициентов γ₀ и A₀ для расчета по прочности изгибаемых  внецентренно-сжатых и внецентренно-растянутых элементов из бетона и арматуры любых марок и классов

Таблица № 10 Сортамент обыкновенной арматурной проволоки

Таблица № 11 Условные обозначения арматурной стали

Принятые основные обозначения

Литература

 

Общая часть

Необходимость усиления отдельных несущих и ограждающих конструкций вызывается чаще всего совокупностью следующих причин:

- эксплуатационный износ – потеря несущей способности от воздействия динамических и эксплуатационных нагрузок, агрессивной воздушной среды и т.д.;

- приобретенные конструктивные дефекты, возникшие в результате неправильной эксплуатации конструкций, разбрызгивания и разлива агрессивных жидкостей во флотационных, моечных и других помещениях;

- случайные повреждения – выход из строя отдельных конструктивных элементов при демонтаже, транспортировке и установке технологического оборудования;

- изменение эксплуатационного режима – увеличение нагрузки вследствие изменения технологических процессов, перестройка помещений и надстройка здания.

Различные сочетания приложенного усилия, а также тип и состояние строительных конструкций зданий и сооружений обусловили необходимость применения различных способов усиления. Классификация их приведена на стр. 7.

К первой группе относятся способы, направленные на повышение несущей способности усиливаемого элемента или конструкций без изменения напряженного состояния и конструктивной схемы усиливаемого элемента (железобетонные и металлические обоймы, рубашки и т.д.) и с изменением напряженного состояния элемента или его конструктивной схемы (вводятся дополнительные упругие или жесткие опоры в пролете усиливаемой конструкции: усиление металлическими балками с опиранием на кронштейны и подвеской на хомутах, порталами, преднапряженными распорками, стойками, подкосами и т.д.)

Ко второй группе относится усиление конструкциями, которые полностью или частично воспринимают дополнительные нагрузки, а также повышенные напряжения, возникающие в элементах в результате ряда причин, и передают их на элементы или конструкции сооружения, обладающие достаточной несущей способностью. Эти элементы усиления различны по конструкции и могут быть выполнены железобетонными или металлическими.

В настоящем альбоме разработаны усиления следующих железобетонных конструкций:

- усиление плит покрытия и перекрытия;

- усиление балок покрытия и перекрытия;

- усиление колонн;

- исправления дефектов изготовления и монтажа железобетонных конструкций.

Оценка несущей способности железобетонных конструкций при выборе способов их усиления

Оценка степени несущей способности конструкций обязательна при решении вопроса о возможности использования и усиления сооружения или здания в целом или его частей.

Оценка состояния и несущей способности железобетонных конструкций производится в целях:

установления степени аварийности конструкций, а также возможности их дальнейшего использования;

определения несущей способности конструкций и возможности их загружения;

выявления необходимости исправления или усиления.

Оценка производится осмотром и обследованием конструкций с последующим их поверочным расчетом на основании полученных при обследовании данных о фактическом их армировании, прочности материалов (бетона и арматуры) и их общего состояния.

Внешними признаками, определяющими состояние конструкций, при котором может потребоваться усиление, являются:

а) трещины в бетоне, например, наклонные, сквозные, трещины сдвига в сжатых железобетонных элементах, косые трещины в приопорных участках балок (с раскрытием более нормативных величин);

б) прогибы конструкций, превышающие 1/50 пролета, при наличии в растянутой зоне трещин с раскрытием свыше 0,5×1 мм или признаков разрушения бетона в сжатой зоне конструкции;

в) признаки воздействия высоких температур (пожар и т.д.), например, изменение цвета бетона. Глухой звук и отслоение бетона при простукивании, мелкая сетка трещин на поверхности бетона, отслоение бетона и провисание арматуры;

г) коррозия арматуры и бетона;

д) увеличение нагрузок на конструкции, например, при установке дополнительного или более тяжелого оборудования.

Указанные признаки подлежат тщательной проверке и фиксации при оценке несущей способности конструкций.

Кроме внешних признаков аварийности конструкций, определяется также степень их аварийности поверочными расчетами по методу разрушающих нагрузок на основании данных, полученных при обследовании. Отсутствие аварийности конструкций подтверждается, если несущая способность элементов превышает не менее, чем в 1,5 раза соответствующее усилие от внешней нагрузки (при коэффициенте запаса k≥1,5 [5]).

Прочность бетона оценивают неразрушающими методами, для чего применяют следующие приборы:

механические, основанные на измерении отпечатков (эталонный молоток НИИМосстроя, пружинный прибор ХПС, маятниковый прибор ДПГ-4, молоток Кашкарова, приборы Шмидта и НИИЖБ) и основанные на отрыве со скалыванием (прибор ГПНВ-5);

приборы, основанные на измерении скорости распространения в бетоне ультразвука и радиоволн (УКБ и др.).

Для этих приборов тарировочные зависимости определяются экспериментально для каждого частного случая.

Целесообразно применять ультразвуковые и радиометрические приборы совместно с механическими. Применять эти приборы без специальной тарировки по образцам, вырезанным из испытываемой конструкции или без одновременного определения прочности бетона приборами механического действия, не рекомендуется.

Средняя прочность бетона при испытании вычисляется по фактически полученным данным: для каждого исследуемого элемента конструкции отдельно или, при достаточной однородности, для группы однотипных конструкций. При этом следует руководствоваться “Временными указаниями по контролю и оценке прочности, жесткости и трещиностойкости железобетонных изделий и конструкций неразрушающими методами” (СН 417-70). Определять среднюю прочность бетона в конструкциях, имеющих (при внешнем осмотре) на наружной поверхности и в сколах различную структуру бетона, не допускается. За расчетную прочность бетона на сжатие можно принять величину, вычисленную по средней прочности, с коэффициентом 0,7, если тарировкой по вырезанным образцам не подтверждается. Более высокая точность прибора или, наоборот, увеличенный разброс полученных измерений.

Фактическую прочность арматуры устанавливают испытаниями вырезанных образцов. Образцы арматуры допускается вырезать при полной загрузке конструкций около опорной ее части с последующей приваркой арматуры аналогичного профиля и класса.

При наличии в конструкциях трещин от разрывов отдельных стержней рабочей арматуры усиление их производится путем приварки дополнительной арматуры из высокопрочной проволоки, прядей канатов, а также стержневой термически обработанной стали классов Ат-IV и выше, не подлежащих сварке, усиление производится установкой дополнительной арматуры или внешних затяжек.

Неповрежденную арматуру из высокопрочной проволоки, семипроволочных и других прядей и канатов следует принимать в расчетах с расчетными сопротивлениями по главе СНиП II В.1-62*, если конструкции, в которых она применена, не подвергались воздействию огня. При наличии следов этих воздействий следует произвести проверки арматуры путем испытания вырезанных образцов.