Общие положения по расчету усиления железобетонных конструкций

Расчет усиленных железобетонных конструкций выполняется в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*. Усиленные конструкции в общем случае рассчитываются по предельным состояниям первой и второй групп.

Расчет усиления должен выполняться для двух стадий работы конструкций:

· до включения в работу усиления на нагрузки, действующие на момент усиления (расчет ведется только по первой группе предельных состояний);

· после включения в работу на полные эксплуатационные нагрузки (по первой и второй группам предельных состояний).

При проектировании усиления конструкций следует, как правило, предусматривать, чтобы нагрузка во время усиления не превышала 65% от расчетной величины. При сложности или невозможности достижения требуемой степени разгружения допускается выполнение усиления под большей нагрузкой. В этом случае при определении расчетных характеристик бетона и арматуры принимаются дополнительные коэффициенты, равные 0,9. Степень разгружения конструкций должна гарантировать безопасное ведение работ по усилению. Усилия, действующие в элементах статически неопределимых конструкций, должны определяться с учетом возможного их перераспределения, величина которого для усиленных конструкций не должна превышать 30%.

Для сильно поврежденных конструкций (при разрушении 50% сечения или площади рабочей арматуры) конструкция усиления должна рассчитываться на полную действующую нагрузку. Расчет усиленных железобетонных элементов по прочности должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси, а также для наклонных к ней сечений наиболее опасного направления. Кроме того, должен производиться расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие, продавливание, обрыв). При расчете на выносливость элементов, усиленных обоймами или наращиваниями, проверке расчетом подлежит также прочность контактного шва.

При расчёте должны быть проверены сечения конструкций, имеющие дефекты и повреждения, а также сечения, в которых при натурных обследованиях выявлены зоны бетона, прочность которых меньше средней на 20% и более. Учёт дефектов и повреждений производится путём уменьшения вводимой в расчёт площади сечения бетона арматуры.

При выполнении поверочных расчётов по проектным данным существующих конструкций, запроектированных по ранее действующим нормативным документам, нормативное сопротивление арматуры R_SN определяется согласно СНиП 2.03.01-84*.

Расчётное сопротивление арматуры растяжению R_S следует определять по формуле:

где g_S – коэффициент надёжности по арматуре, принимаемый для расчёта по предельным состояниям первой группы равным:

А-I, A-II, A-III - - - - - - - - - - 1,5

AIV, A-V, AVI - - - - - - - - - - 1,25

для проволочной арматуры классов:

B-I, B-II, Bp-II, K-7 и K-19 - - 1,25

Bp-1- - - - - - - - - - - - - - - - - - 1,15

При расчёте по предельным состояниям второй группы коэффициент надёжности по арматуре g_S принимается равным 1,0.

Расчётные сопротивления арматуры растяжению R_S при отсутствии проектных данных и невозможности образцов допускается назначать в зависимости от профиля арматуры:

для гладкой арматуры R_S = 155 МПа (1600 кгс/см²);

для арматуры периодического профиля, имеющей высоты:

с одинаковым заходом на обеих сторонах профиля («винт») R_S = 245 МПа (2500 кгс/см²);

с одной стороны правый заход, а с другой левый («ёлочка») R_S = 295 МПа (3000 кгс/см²).

При этом значение расчётных сопротивлений с жатой арматуры принимается R_S, а расчётных сопротивлений поперечной арматуры R_Sw - равным 0,8×R_S .

Коэффициент точности натяжения напрягаемых элементов учитывается коэффициентами g_sp, зависящим от конструктивных особенностей усиления:

g_sp = 0,85 – для горизонтальных и шпренгельных затяжек;

g_sp = 0,75 – для хомутов и наклонных тяжей.

При наличии в сечении элемента, усиленного обоймой, рубашкой или наращиванием, арматуры разных видов, а также различных классов бетона, каждый вид арматуры и класс бетона вводят в расчет со своим расчетным сопротивлением.

Положение центра тяжести всего сечения бетона или сжатой зоны, а также статические моменты бетона и арматуры рекомендуется определять, приводя все сечение к бетону одного класса в соответствии с принятыми расчетными сопротивлениями.

Металлические обоймы усиления рассчитываются как самостоятельные конструкции, при этом гибкость их определяется с учетом расположения крепления к усиливаемой железобетонной конструкции с обеспечением надежного упора в балки перекрытия нижнего и верхнего этажей. Предварительно напряженные распорки разгружают колонну на величину, равную созданному в распорках усилию сжатия. Прочность балки, усиленной шпренгелем, проверяется с учетом продольной силы, действующей в ней как во внецентренно сжатом элементе.

Статические расчеты усиленных элементов конструкций при изменении их первоначальной статической схемы или напряженного состояния после усиления должны проводиться с учетом новой статической схемы и напряженного состояния элемента.

Схема и вид усиления изгибаемых и внецентренно сжатых элементов выбирается в зависимости от соотношения прочностей сжатой и растянутой зон сечения, т. е. от относительной высоты сжатой зоны. При проектировании усиления необходимо, чтобы соблюдалось условие ( - предельное значение относительной высоты сжатой зоны (п. 3.12. СНиП 2.03.01-84*).

При определении и , когда в сжатой зоне расположен бетон усиливаемого и усиливающего элемента разного класса, в расчетах следует принимать расчетное сопротивление бетона R_в более низкого класса.

При усилении элементов железобетонных конструкций обоймами следует поперечное армирование конструировать замкнутым, а при усилении трехсторонними рубашками следует замыкать или соединять на сварке со специальными анкерами (уголки, полосовая сталь), расположенными на четвертой необетонируемой стороне элемента, назначая принимая защитные мероприятия от коррозии.

Одним из типов железобетонных обойм являются обоймы с обычной продольной и поперечной арматурой, не связанной с арматурой усиливаемой колонны. Толщина обоймы должна быть, по условиям бетонирования не менее 50 мм при укладке бетонной смеси торкретированием и 80 мм при укладке в опалубке. Поперечная вязанная арматура принимается диаметром не менее 6 мм, сварная Æ 8 мм и устанавливается с шагом продольной арматуры, но не более трехкратной толщины обоймы и не более 200 мм.

Площадь продольной арматуры обоймы определяется расчетом, но ее диаметр должен быть не менее 16 мм для сжатых и 12 мм для растянутых стержней.

При соблюдении вышеуказанного шага хомутов прочность контактного слоя (при статической нагрузке) может не проверяться.

При усилении колонн односторонними или двухсторонними наращиваниями дополнительная арматура должна быть приварена к основной при помощи коротышей вразбежку.

При устройстве одностороннего наращивания и полном коррозионном повреждении хомутов существующей колонны рекомендуется устраивать наружные хомуты в виде предварительно напряженных шпилек.

При устройстве местного усиления только на длине повреждённого участка усиление необходимо завести и на неповреждённые части:

на длину не менее 500 мм и не менее пятикратной толщины обоймы усиления длины анкеровки продольной арматуры усиления;

двойной ширины большей грани усиливаемого элемента (для стержневых конструкций).

Дата добавления: 2014-12-07