|
При проектировании и строительстве
промышленных объектов обычно учитывают возможность их дальнейшего расширения
и реконструкции, однако практика показывает, что невозможно предугадать те
изменения, которые возникнут во время эксплуатации предприятия. Часто при
реконструкции объекта возникает необходимость передачи на несущие конструкции
дополнительных, не предусмотренных проектом нагрузок. Увеличение нагрузок во
многих случаях требует усиления существующих элементов зданий и сооружений.
Работы по усилению железобетонных конструкций с целью
приспособления и использования существующих сооружений под увеличенную
нагрузку можно разделить на две основные группы.
К первой группе относятся работы по возведению новых
разгружающих и заменяющих конструкций, воспринимающих частично или полностью
увеличенные нагрузки и выключающих из работы часть существующих элементов
сооружения или здания. Эти конструкции усиления представляют собой систему
балок (часто металлических), воспринимающих новую увеличенную нагрузку и
передающих ее через свои опоры тем существующим несущим элементам, которые
являются в достаточной степени несущеспособными ( 8.7, а, б). При
недостаточном количестве несущеспособных элементов в реконструируемом
сооружении балочные настилы укладывают на вновь сооруженные конструкции (см.
8.9), а при необходимости на фундаменты.
Такой способ реконструкции, являясь достаточно простым, не
всегда бывает рациональным, поскольку существующие конструкции частично или
полностью исключают из работы, заменяя, по существу, новыми, причем последние
часто уменьшают полезную площадь производственных помещений.
Вторая группа связана с реконструктивными работами,
направленными на увеличение несущей способности существующих конструкций, т.
е. на их усиление.
Любое железобетонное монолитное или сборное сооружение,
перекрытие или пространственный каркас, выполняя функции несущей конструкции,
работает преимущественно как пространственная система. Однако при
проектировании усилений эти конструкции делят на обособленные плоскостные
системы для упрощения довольно сложных задан проектирования. Усиление
плоскостных систем зависит главным образом от напряженно-дефор- мированного
состояния стержневых статических систем.
Первоначальную несущую способность железобетонных
конструкций увеличивают путем усиления без изменения конструктивной схемы
элемента сооружения или с ее изменением. Способ усиления с сохранением
неизменной первоначальной конструктивной схемы заключается в увеличении
поперечного сечения усиливаемого элемента, что достигается устройством обойм,
наращиванием рубашек ( 8.8), причем одновременно добавляется арматура, а
иногда — хомуты и обмотка.
Перед устройством обойм, рубашек и наращиваний
подготавливают усиливаемые конструкции. Эта подготовка заключается в
скалывании поверхностного слоя бетона там, где должна быть установлена новая
дополнительная рабочая арматура, и в насечке боковых поверхностей бетона, где
рабочей дополнительной арматуры не будет, а будут установлены хомуты и сетки.
Сколотую поверхность промывают из брандспойта, после чего устанавливают
дополнительную арматуру и короба опалубки, а затем ведут бетонирование этих
конструкций усиления при обязательном вибрировании. Толщина обойм, рубашек и
наращиваний должна быть не менее 6 см при бетонировании и 3 см при нанесении бетона способом торкретирования.
Продольную дополнительную арматуру можно принимать минимального
диаметра 12 мм и максимального — 25 мм. Поперечную арматуру в наращиваниях, прикрепляющую рабочую арматуру к усиливаемому элементу, принимают диаметром
от 10 до 25 мм. Расчет обойм, рубашек и наращиваний можно производить как
расчет цельной конструкции.
Рассмотренные конструкции усиления экономичны, требуют
малого расхода материала при одновременном достижении значительного эффекта в
увеличении несущей способности усиленных элементов конструкций. Кроме того,
эти конструкции весьма незначительно влияют на уменьшение габаритов
помещения.
Не менее важно и то, что конструкции усиления можно
применять не только для увеличения несущей способности элементов, но также и
при исправлении последних.
Отрицательной стороной этих реконструктивных методов
является сложность их возведения, которая заключается главным образом в
многодельности и трудоемкости реконструктивных работ, которые являются
достаточно капитальными.
Второй способ усиления железобетонных конструкций,
связанный * с изменением первоначальной конструктивной схемы, в настоящее
время получил большое распространение. Увеличение первоначальной несущей
способности зависит от рационального изменения соответствующей конструктивной
схемы, которая может касаться самой статической системы или ее напряжен-
но-деформированного состояния.
Способ усиления железобетонных изгибаемых элементов
посредством дополнительных жестких опор достаточно эффективен, так как он
позволяет увеличить первоначальную несущую способность конструкции в 2...3
раза и может быть использован для усиления балок перекрытия и ригелей рам.
Новые дополнительные опоры устраивают в пролетах изгибаемых элементов,
последние начинают работать с уменьшенным пролетом, в результате чего сильно
возрастает их первоначальная несущая способность.
Новые дополнительные опоры выполняют из железобетона или
металла в виде одиночных подведенных колонн ( 8.9, а) или подкосных подпорок
( 8.9, б). В некоторых случаях при осуществлении сопряжений подведенных опор
с усиливаемыми элементами-балками их приходится предварительно несколько
приподнимать с помощью металлических клиньев, поскольку подъем не превышает
нескольких миллиметров и его трудно осуществить домкратом.
Рассмотренная конструкция подведенных промежуточных
жестких опор достаточно проста, обеспечивает значительный эффект и может
осуществляться на ограниченном участке в действующих цехах. Однако усиление
способом устройства дополнительных жестких опор приводит к стеснению
габаритов помещений.
Достаточно просто осуществляется усиление изгибаемых
элементов с помощью предварительно напряженных затяжек: горизонтальных и
шпренгельных. Этот способ усиления позволяет до двух раз поднять
первоначальную несущую способность. Тяжи затяжек усиления следует выполнять
из круглой стали диаметром от 16 до 96 мм. Предварительное натяжение затяжек производят после их установки, затвердения бетона в заделке анкеров и
осуществляют путем стягивания ветвей затяжки ( 8.10, а, б), устройства
натяжных болтов и др. После осуществления напряжения в тяжах затяжек для
предотвращения ослабления гаек натяжных болтов они должны свариваться с
болтами.
Достоинства предварительно напряженных затяжек:
возможность производить усиление конструкций без остановки производства,
отсутствие стеснения габаритов помещения после проведения усиления.
|