СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РЕБРИСТЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ ПОДВЕДЕНИЕМ ПОД НИХ СТАЛЬНЫХ БАЛОК. Усиление ребристых плит покрытия
Усиление ребристых плит покрытия
Ребристая плита представляет собой своеобразный конструктивный элемент, изготовленный из тяжелых или легких бетонов высокой марки с усиливающими продольными и поперечными элементами., основная функция которого заключается в создании укрывного покрытия. Благодаря данному элементу несущая поверхность крыши способна выдержать относительно высокую снеговую нагрузку. Более того, плиты покрытия являются незаменимой защитой от внешних факторов. Основная нагрузка перераспределяется на несущие элементы кровли или сооружения, предназначенные для эксплуатационных нагрузок.
Область применения:
Ребристые плиты используются как покрытиево всех сферах деятельности: общественной, культурной, промышленной или бытовой. При этом конструктивные элементы обладают относительно небольшой несущей способностью при воздействии статистической или сейсмической нагрузки по стандартному сечению.
Метод усиления:
1. Нижнюю плоскость ребер монолитных плит перекрытия во всю длину и ширину (можно загнуть на боковую грань) оклеивают с помощью лент, изготовленных из композитного горизонтально направленного материала FibArm Tape. Причем количество слоев рассчитывается исходя из данных несущей способности. 2. Опорную область монолитной плиты перекрытия для выдержки действия поперечной силы оклеивают U-образными хомутами, произведенными из материала FibArm Tape (однонаправленного композитного). 3. Существует возможность оклейки поперечных ребер монолитной плиты с помощью тех же горизонтальных лент, а также установка хомутов с целью фиксации по краю вертикальных ребер.
www.compozit.pro
УСИЛЕНИЕ РЕБРИСТЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЙ НАРАЩИВАНИЕМ - Техника. Технические науки - Каталог статей
Предыдущая страница
6.45. Рекомендации по усилению железобетонной колонны двухсторонними преднапряженными распорками (рис. 60)
Двухсторонние распорки применяются для повышения несущей способности колонн с центральной нагрузкой, а также внецентренно сжатых с двухзначными моментами. Каждая распорка состоит из двух уголков 4, связанных между собой приваренными к ним соединительными планками 5.
Вверху и внизу каждой распорки укрепляются специальные планки - упоры 3, посредством которых они упираются в упорные уголки 1, устанавливаемые на ригелях, непосредственно примыкающих к усиливаемым колоннам 9.
Внутренние плоскости полок уголков - упоров 1 должны быть заделаны заподлицо с наружными боковыми поверхностями усиливаемых колонн. Для этого в местах установки уголков - упоров скалывается слой бетона и обнажается арматура ригеля 11. Упорные уголки 1 прикрепляются сваркой 8 к оголенной арматуре 11, после чего имеющиеся зазоры между полками уголков и сколотой поверхностью бетона тщательно зачеканиваются ремонтным составом.
Непосредственно к уголкам-упорам примыкают упорные планки ветвей распорок 3, которые при монтаже должны плотно соприкасаться с уголками упоров, так как это гарантирует равномерную передачу усилий на распорки, что обеспечивается креплением планок монтажными болтами 2, для которых имеются отверстия 10.
Установка распорок производится с перегибом в середине их высоты. Поэтому в боковых полках уголков предусматриваются вырезы, облегчающие такой перегиб.
Чтобы возместить потери площади поперечного сечения распорок в связи с устройством прорезей в боковых полках, в этих местах привариваются специальные планки 7, которые в дальнейшем используются для постановки натяжных болтов 6.
Смонтированные и плотно подогнанные распорки имеют наклон в сторону обоих концов, образуя зазор между боковыми гранями колонны и распоркой.
Для создания предварительного напряжения сжатия распорки выпрямляются, придавая им вертикальное положение. Это достигается натяжением болтов.
После выпрямления двухсторонних распорок и включения в совместную работу с усиливаемой колонной 9 их закрепляют приваркой планок 5, которые соединяют между собой обе распорки.
После закрепления распорок крепежные 2 и натяжные 6 болты снимаются.
6.46. Рекомендации по усилению консолей колонн с помощью наклонных и горизонтальных тяжей (рис. 61)
Усиление консолей колонн рекомендуется проводить при увеличении статической нагрузки на колонну или для предотвращения развития трещин при постоянном действии динамических нагрузок. Оно может быть осуществлено устройством наклонных тяжей (см. "а"). Стягивание консолей достигается следующим образом. На верхней части консоли укладываются с обеих сторон колонны уголки 9, к которым привариваются стержни 4. Затем через изготовленные таким способом подкладки пропускаются тяжи 2, закрепляемые упорами 3 на нижней стороне колонны 1.
Консоли могут быть усилены также с помощью горизонтальных затяжек, закрепляемых на консолях траверсами из швеллера 5 (см. б).
Усиление консолей стяжными хомутами может быть выполнено с помощью горизонтальных или наклонных тяжей 2 (см. в, г). Стяжные хомуты представляют собой корсеты, состоящие из уголков-упоров, стягиваемые тяжами из круглой стали. Натяжение осуществляется специальным стяжным устройством 7.
УСИЛЕНИЕ РЕБРИСТЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЙ НАРАЩИВАНИЕМ
а), а1) наращивание сверху;
б) перекрытие пробоины в полке листами волнистой асбофанеры;
в) бетонирование зазора между балками под опорными ребрами сместившихся плит;
г) установка стяжного уголка между опорными ребрами при смещении плиты на соседнюю балку;
д) усиление опорных ребер хомутами;
1 - плита;
2 - балка;
3, 4 - наращивание;
5 - асбофанера;
6 - стяжной уголок;
7 - хомуты d >= 10 мм;
8 - подкладки в виде уголков;
9 - опорные уголки.
Рис. 16
УСИЛЕНИЕ РЕБРИСТЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЯ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ РЕБЕР
Примечание.
Обозначения даны в соответствии с официальным текстом документа.
а), а1) наращивание сверху;
б) перекрытие пробоины в полке листами волнистой асбофанеры;
в) бетонирование зазора между балками под опорными ребрами сместившихся плит;
г) установка стяжного уголка между опорными ребрами при смещении плиты на соседнюю балку;
д) усиление опорных ребер хомутами;
1 - плита;
2 - балка;
3, 4 - наращивание;
5 - асбофанера;
6 - стяжной уголок;
7 - хомуты d >= 10 мм;
8 - подкладки в виде уголков;
9 - опорные уголки.
Рис. 17
Следующая страница
Содержание
СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РЕБРИСТЫХ ПЛИТ ПОКРЫТИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ЗДАНИЯ ПОДВЕДЕНИЕМ ПОД НИХ СТАЛЬНЫХ БАЛОК
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Титульный лист методических рекомендаций и указаний, методических рекомендаций, методических указаний Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/40 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный
ООО «Псковский завод ЖБИ-1»
Колонны и ригели Колонны в промышленных зданиях. Унифицированные железобетонные колонны предназначены для одноэтажных зданий с сеткой разбивочных осей до 12 х 36 м, бескрановых и с опорными кранами грузоподъемностью
Расчет элементов стальных конструкций.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ УДК 69.035.4:711.7 РАСЧЕТ НА ПРОГРЕССИРУЮЩЕЕ ОБРУШЕНИЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЙ д-р техн. наук, проф. Д.Н. ЛАЗОВСКИЙ, А.В. ПОПРАВКО (Полоцкий государственный
Федеральное агентство по образованию
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНАЯ АК АДЕМИЯ» КАФЕДРА "СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ" "ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО- СЖАТОЙ КОЛОННЫ
ООО «ПроЛиг» «СОГАЗ»
ООО «ПроЛиг» ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Крышной установки «СОГАЗ» по адресу: г. Москва, пр. Академика Сахарова, д. 10. Индекс (шифр): 402 КУСС 00 00 Раздел: КМ ГИП Отв. исполнитель М. И. Анишин И. В. Ремская
К ПРОБЛЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИВУЧЕСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ АВАРИЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
УДК 624.046 Ю.П. НАЗАРОВ, д-р. техн. наук, проф., А.С. ГОРОДЕЦКИЙ, д-р. техн. наук, проф., В.Н. СИМБИРКИН, канд. техн. наук ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, г. Москва, НИИАСС, г. Киев К ПРОБЛЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
1. Общие сведения об изделии.
1. Общие сведения об изделии. 1.1. Крупнощитовая опалубка предназначена для бетонирования монолитных стен сооружений строительной индустрии. 1.2. С помощью опалубки возводятся стены любой конфигурации
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Ставропольский строительный техникум» (ГБОУ
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Титульный лист рабочей Форма учебной программы Ф СО ПГУ 7.18.3/30 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра «Промышленное,
II. Порядок выполнения работ
II. Порядок выполнения работ В зависимости от сложности кровли могут состоять из следующих элементов: из стропильных ферм, конструкций вальм и дормеров, а также из отдельно стоящих стропил. 1. Монтаж элементов
docplayer.ru
8.Усиление ребристых ж/б плит.
Железобетонная рубашка устраивается с трех сторон усиливаемой конструкции, когда отсутствует возможность охватить поперечное сечение со всех четырех сторон (крайние колонны, балки монолитного перекрытия, продольные ребра ребристых плит и т.п.). При устройстве рубашек следует обеспечивать анкеровку дополнительной поперечной арматуры со свободным концом путем ее приварки к арматуре усиливаемой конструкции или заанкериванием с помощью продольных стержней.
Рис. 9.2. Усиление монолитной балки и колонны железобетонной рубашкой: 1 – усиливаемая балка, 2 – усиливаемая колона, 3 – отверстия в плите, 4 – поперечная арматура обоймы, 5 – насечка поверхности, 6 – оголенная арматура колонны, 7 – наружная стена, 8 – анкерные стержни
Рис. 9.3. Усиление ребристых плит и колонны железобетонной обоймой: 1 – усиливаемая плита, 2 – усиливаемая колона, 3 – бетон обоймы, 4 – продольная арматура обоймы, 5 – поперечная арматура обоймы, 6 – насечка поверхности
9. Усиление наклонных сечений изгибаемых ж/б элементов.
Усиление зоны среза конструкций производится увеличением их поперечного сечения путем устройства наращивания, железобетонных обойм, рубашек, а также увеличением поперечного армирования путем установки дополнительной поперечной арматуры в зоне среза с обеспечением совместной работы с конструкцией.
Дополнительная поперечная арматура принимается в виде арматурных стержней или стальных полос, нормальных или наклонных к продольной оси конструкции.
Совместная работа наращиваний, обойм, рубашек с бетоном конструкции в зоне среза обеспечивается, кроме связей сдвига (как при усилении сжатой зоны), воспринимающих сдвигающее усилие вдоль оси конструкции, устройством поперечных связей, работающих на сдвиг поперек оси конструкции в наклонном сечении. Поперечные связи выполняются в виде поперечных арматурных стержней, а также насечки и шпонок на боковых гранях усиливаемой конструкции.
Совместная работа дополнительной поперечной арматуры с усиливаемой конструкцией обеспечивается: приваркой к существующей арматуре; приклеиванием к бетону в зоне среза; закреплением концов в верхней и нижней зонах с помощью анкерных устройств. После установки в проектное положение дополнительная поперечная арматура обетонируется или покрывается антикоррозионными и огнезащитными составами.
Восстановление прочности конструкций с наклонными трещинами выполняется путем инъецирования трещин полимерраствором, позволяющим получить равнопрочное соединение частей конструкции.
При устройстве наращивания со стороны верхней и нижней граней конструкции (рис. 11.1, а) поперечные связи выполняют в виде скоб, приваренных концами к оголенной продольной арматуре конструкции и дополнительной продольной арматуре, выполняющей для них функцию анкера. Интенсивность поперечных связей на единицу длины элемента в этом случае должна быть не менее интенсивности существующего поперечного армирования:
.При устройстве наращивания со стороны боковых граней конструкции (рис. 11.1, б) на них выполняют шпонки или насечку, а дополнительную поперечную арматуру соединяют сваркой с арматурой усиливаемой конструкции с помощью пластин. В случае отсутствия на боковых гранях шпонок или насечки в расчете б етон наращивания не учитывается.
Рис. 11.1. Усиление зоны среза конструкций увеличением поперечного сечения:
а – наращиванием со стороны верхней и нижней граней; б – наращиванием со стороны боковых граней: 1 – усиливаемая конструкция, 2 – бетон наращивания, 3 – скоба, 4 – пластина, 5 – дополнительная поперечная арматура, 6 – оголенная арматура конструкции, 7 – насечка поверхности
Совместную работу железобетонных обойм и рубашек с усиливаемой конструкцией в зоне среза обеспечивают, кроме шпонок и насечки на контактной поверхности, установкой дополнительной поперечной арматуры (рис. 11.2). В случае устройства рубашки свободные концы поперечной арматуры приваривают к продольной арматуре конструкции или заанкеривают с помощью дополнительных анкеров (при тавровом сечении).
Дополнительная поперечная арматура может устанавливаться в подготовленных пазах с закреплением ее полимерраствором. Арматура устанавливается перпендикулярно направлению наклонных трещин (при их наличии) или под углом 45 (при отсутствии наклонных трещин) с необходимой длиной анкеровки в обе стороны от трещин, определяемой по формуле
,где и– расчетное сопротивление и площадь поперечного сечения в клеиваемой арматуры;– расчетное сопротивление срезу бетона усиливаемой конструкции; ,– ширина и глубина паза.
Р ис. 11.2. Усиление зоны среза конструкций увеличением поперечного сечения:а – рубашкой при прямоугольном сечении; б – рубашкой при тавровом сечении; в – обоймой, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – монолитный бетон, 3 – дополнительная поперечная арматура, 4 – насечка п
в
оверхности, 5 – анкерная пластинаДополнительная поперечная стержневая арматура, закрепленная по концам приваркой к существующей арматуре или с помощью анкеров, при усилении может выполняться с предварительным напряжением. Предварительное напряжение создают приданием уклона поперечным стержням путем их стягивания попарно с помощью стяжных болтов или завинчиванием гаек на концах поперечных стержней при их нагревании. После выполнения предварительного напряжения гайки на болтах заваривают. Для исключения закручивания усиливаемой конструкции напряжение в поперечных стержнях должно создаваться одновременно с обеих сторон конструкции.
Для закрепления дополнительной поперечной арматуры на усиливаемых конструкциях в зоне среза со стороны верхней и нижней граней устанавливают анкерные устройства в виде уголков или швеллеров (рис. 11.3, а). При усилении конструкций таврового сечения крепежные уголки устанавливают под полкой и заанкеривают болтами, пропускаемыми через отверстия в полке (рис. 11.3, б).
Установка дополнительной поперечной арматуры, наклонной к продольной оси элемента и закрепленной по концам, в
а
ыполняется в специально пробитые на боковых поверхностях борозды, которые затем заделывают полимерраствором ( рис. 11.3,в).Р ис. 11.3. Усиление зоны среза конструкций установкой дополнительной поперечной арматуры:а – сборной балки; б – балки монолитного перекрытия; в – балки с наклонными стержнями, 1 – усиливаемая конструкция, 2 – уголок, 3 – швеллер, 4 – стяжной болт, 5 – болт, 6 – дополнительная поперечная арматура, 7 – накладная арматура, 8 – борозды на боковой поверхности, 9 – существующая арматура
Коэффициенты условий работы бетона наращивания и дополнительной поперечной арматуры в зоне среза принимаются равными:
, ;
, ;
, .
Площадь поперечного сечения дополнительной поперечной арматуры и толщина наращивания определяется расчетом.
Величина предварительного напряжения дополнительной поперечной арматуры принимается равной 70...100 МПа.
studfiles.net
Усиление ребристых плит покрытия
Ребристая плита представляет собой своеобразный конструктивный элемент, изготовленный из тяжелых или легких бетонов высокой марки с усиливающими продольными и поперечными элементами., основная функция которого заключается в создании укрывного покрытия. Благодаря данному элементу несущая поверхность крыши способна выдержать относительно высокую снеговую нагрузку. Более того, плиты покрытия являются незаменимой защитой от внешних факторов. Основная нагрузка перераспределяется на несущие элементы кровли или сооружения, предназначенные для эксплуатационных нагрузок.
Область применения:
Ребристые плиты используются как покрытиево всех сферах деятельности: общественной, культурной, промышленной или бытовой. При этом конструктивные элементы обладают относительно небольшой несущей способностью при воздействии статистической или сейсмической нагрузки по стандартному сечению.
Метод усиления:
1. Нижнюю плоскость ребер монолитных плит перекрытия во всю длину и ширину (можно загнуть на боковую грань) оклеивают с помощью лент, изготовленных из композитного горизонтально направленного материала FibArm Tape. Причем количество слоев рассчитывается исходя из данных несущей способности. 2. Опорную область монолитной плиты перекрытия для выдержки действия поперечной силы оклеивают U-образными хомутами, произведенными из материала FibArm Tape (однонаправленного композитного). 3. Существует возможность оклейки поперечных ребер монолитной плиты с помощью тех же горизонтальных лент, а также установка хомутов с целью фиксации по краю вертикальных ребер.
new.compozit.pro
Опыт проектирования усиления ребристой плиты покрытия композитом Текст научной статьи по специальности «Медицина и здравоохранение»
УДК 624.012.454
А.А. Быков, А.В. Калугин, И.Л. Тонков
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСИЛЕНИЯ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ КОМПОЗИТОМ
Изложен опыт проектирования усиления ребристой плиты покрытия композитом. Рассмотрены достоинства и недостатки технологии усиления. Кратко представлена разработанная авторами в среде МаИаЬ 7.0.1 расчетная деформационная модель и алгоритм расчета. Выполнен анализ предельной деформации композита в соответствии с существующими методиками проектирования. Предложено конструктивное решение по усилению плит и обозначены цели дальнейшего исследования.
Ключевые слова: усиление композиционными материалами, деформационная модель, предельные деформации, отслоение из-за трещинообразования, поперечные хомуты.
Введение
Технология усиления строительных железобетонных конструкций композиционными материалами получила распространение в России в последнее время. При проектировании усиления проектировщик вынужден опираться на собственное понимание работы конструкции и ряд стандартов организаций (руководств), так как утвержденных в России нормативных документов по этой тематике до сих пор нет. Стандарты организаций, как правило, разработаны самими компаниями - поставщиками технологии и материалов в нашей стране или отечественными институтами по заказам этих компаний. Основные расчетные положения, использованные в стандартах организаций, в основном заимствованы из «Руководства по усилению железобетонных конструкций композитными материалами» [1], опубликованного в 2006 году и разработанного ГУП «НИИЖБ» и ООО «Интераква». Это руководство в большей своей части основано на зарубежных нормах и тематических публикациях 1999-2003 годов и адаптировано для российской нормативной базы. Несомненно, руководство стало большим подспорьем для проектировщиков, однако оно опирается на зарубежные разработки десятилетней давности, тогда как во всем мире ежегодно публикуются десятки экспериментальных и теоретических ра-
бот, посвященных теме усиления конструкций композитом. В России развитие нормативной базы в некоторых ключевых аспектах пошло по пути заимствования зарубежных публикаций. Среди немногих отечественных экспериментальных работ можно отметить [2-5]. Таким образом, до сих пор актуальным остаются вопросы экспериментального и теоретического исследования конструкций, усиленных композитом, и вопросы, связанные с проектированием такого рода усилений.
Усиление плиты покрытия производственного корпуса
При обследовании строительных конструкций одного из производственных корпусов химического предприятия г. Перми было установлено, что ряд плит покрытия требует усиления. Плиты покрытия выполнены по серии 1.465-7 вып. 1 ч. 1 и находятся в зоне снегового мешка. Плиты размерами 3*6 марки ПЛШв-5. Расчеты показали, что перенапряжение по изгибающему моменту в середине пролета от действия расчетных нагрузок составляет 52 %. Обрушение плит в период эксплуатации корпуса не произошло вследствие некачественного утепления кровли, которое способствовало значительным теплопотерям и таянию снега в зоне снегового мешка. Таким образом, фактические нагрузки для плит покрытия за длительный период эксплуатации не достигли расчетных значений. При реконструкции корпуса планируется заменить состав кровельного пирога и усилить плиты покрытия. Усиление плит путем установки металлических поддерживающих балок невозможно в связи со стесненностью условий и невозможностью остановки производственного процесса. Усиление плит покрытия было решено произвести методом внешнего армирования композитом. К достоинствам данной технологии можно отнести следующее:
1. Благодаря небольшому весу конструкции усиления нет необходимости использовать грузоподъемное оборудование при монтаже. Усиление можно выполнить без остановки производственных процессов на предприятии.
2. Существует возможность создания конструкции усиления «по месту», т.е. использование на криволинейных плоскостях.
3. При незначительной толщине конструкция усиления не меняет объемно-планировочного решения помещения или геометрию усиленных конструкций, не ухудшает внешний вид, не уменьшает полезную
высоту помещений, элементы усиления хорошо поддаются отделке (маскировке).
4. Благодаря высокой химической стойкости композита конструкция усиления обладает хорошей антикоррозионной способностью, а также выполняет функцию антикоррозионного покрытия для бетона и стальной арматуры.
5. Существует возможность регулировать (проектировать) свойства элементов усиления на этапе выбора наполнителя и связующего для композита.
Недостатками технологии являются:
1. Область применения технологии усиления ограничена температурой стеклования связующего, выше которой полимерный композиционный материал переходит в пластичное состояние со снижением физико-механических характеристик.
2. Сложность в подготовке основания для конструкций, длительное время эксплуатируемых в агрессивных средах. Основной является проблема обеспечения надежной адгезии ремонтного состава со «старым» бетоном.
3. Жесткие рамки параметров среды: температура поверхности должна быть не менее 5-12 °С и не более 30-40 °С, а также на 3 °С выше точки росы. Температура окружающей среды должна быть не менее 5 °С и не более 30 °С. Влажность поверхности должна быть не более 4 %.
4. Взаимосвязь темпов работ со временем жизнеспособности связующего.
5. Непереносимость композитом УФ-лучей без дополнительной защиты.
6. Потребность в высококвалифицированных обученных и опытных рабочих для выполнения работ.
7. Сложность приемочного контроля качества работ.
8. Риск повреждения от пожара, вандализма, случайных воздействий.
9. Необходимость последующего мониторинга технического состояния усиленных конструкций для особо ответственных объектов, что связано с недостаточной изученностью вопросов длительной эксплуатации, особенно в агрессивных средах и влажных средах с перепадами температур.
Как видно, технология усиления композитами обладает как достоинствами, так и недостатками, о которых, как правило, умалчивают поставщики - производители материалов в России. Однако в данном конкретном случае большая часть недостатков была снята, так как плиты покрытия находились внутри отапливаемых помещений с неагрессивной средой, по пожарной и взрывопожарной опасности помещения относятся к категории В4.
Расчет типовой наиболее нагруженной плиты покрытия производился в два этапа по деформационной модели, разработанной авторами в среде Ма1!аЬ 7.0.1. На первом этапе плита загружалась нагрузкой от собственного веса и веса кровельного пирога, определялись напряжения и деформации в стальной арматуре и бетоне. На втором этапе плита, усиленная композитом, загружалась постоянной и временной нагрузкой, определялись напряжения и деформации в стальной арматуре, бетоне и композите. Напряжения и деформации в стальной арматуре и бетоне определялись с учетом их НДС, полученного на первом этапе. Деформационная модель, принятая авторами, основана на следующих допущениях:
1. В предельном состоянии изгибаемого элемента усилия в сжатой зоне воспринимаются бетоном и сжатой стальной арматурой, а в растянутой - стальной арматурой и композитом.
2. Расчет деформаций по высоте сечения конструкции выполняется на основе гипотезы плоских сечений.
3. Между стальной арматурой и бетоном, а также между композитом и бетонным основанием отсутствуют взаимные смещения.
В качестве существенных достоинств предложенной деформационной модели можно отметить следующее:
1. Реализована возможность выбора кривой нагружения «о-8» для бетона и стальной арматуры. Для бетона с учетом длительности нагружения и знака деформаций в бетоне представлены двух- и трехлинейная диаграммы [6], криволинейная диаграмма [7] и полная диаграмма [8-10]. Для стальной арматуры представлены двух- и трехлинейная диаграммы [6], [11] и полная диаграмма [9], а также соответствующие диаграммы деформирования для сечения с трещиной. Формы записи диаграмм позволяют при необходимости исполь-
зовать в них величины, полученные прямыми измерениями по результатам обследования.
2. Реализована возможность включения в работу «нового» бетона растянутой зоны в случае, если геометрия конструкции восстанавливалась ремонтными полимерцементными и прочими составами.
3. Реализована возможность включения в работу композита, приклеенного не только к нижней грани, но и заведенного на боковые грани элемента.
4. Реализована возможность выбора в качестве критерия расчета не условные предельные деформации в бетоне и стальной арматуре, а условие расходящегося итерационного процесса.
5. Реализована возможность выполнять расчет для сечений любой формы с любым армированием.
Рис. 1. Поперечный разрез плиты покрытия
При расчете фактическое сечение продольного ребра плиты приводилось к эквивалентному тавровому сечению путем мысленного совмещения двух продольных ребер одной плиты. На рис. 1 представлен фрагмент поперечного разреза покрытия (рис. 1, а) и расчетное поперечное сечение плиты (рис. 1, б).
В качестве материала усиления были приняты ламели компании Б1ка марки Б1ка СагЬоБиг Б512 толщиной tf = 1,2 мм, шириной Ь= 50 мм, по две штуки на плиту. По данным поставщика-производителя, модуль упругости ламели Ef = 165 ГПа, предельная деформация разрыва еуи = 1,7 %, прочность при растяжении Rf = 2800 МПа. Расчет выполнен с учетом длительного действия нагрузки.
По результатам расчета по деформационной модели получены деформации и напряжения в бетоне, стальной арматуре и композите (таблица). Для примера на рис. 2 представлены эпюры напряжений в бетоне до и после усиления - от действия только постоянных и суммы постоянных и временных нагрузок соответственно.
Деформации и напряжения в материалах
Характеристика Значение до усиления Значение после усиления Предельное значение
Деформация наиболее сжатого волокна бетона, х103 -1,2 -0,3 -4,8
Напряжение наиболее сжатого волокна бетона, МПа -8,36 -2,46 -13,05
Деформация наиболее растянутого волокна бетона, х103 2,95 0,88 0,31
Напряжение наиболее растянутого волокна бетона, МПа 0,0 0,0 0,945
Высота сжатой зоны, см 8,5 7,4 -
Деформация в растянутой арматуре, ><103 2,1 0,7 15
Напряжение в растянутой арматуре, МПа 387 118 441
Деформация в композите, х 103 6,0 0,0 17
Напряжение в композите, МПа 990 0,0 2800
Напряжения, МПа
до усиления
после
усиления
Как видно из таблицы и рис. 2, состояние сечения, усиленного указанным материалом, при действии расчетных нагрузок далеко от предельного. Дополнительный расчет показал, что сечение способно воспринять дополнительное увеличение изгибающего момента на 30 %. Однако не следует забывать, что расчетная модель предполагает отсутствие взаимного смещения между композитом и бетонным основанием, то есть отсутствие отслоения. А как известно, определяющим при проектировании вариантом отказа для подобных конструкций будет отслоение композита из-за раскрытия трещин в средней зоне пролета [12]. Иными словами, деформации в композите £/ не должны превышать предельного значения е^. Ниже приведены значения предельной деформации композита, рассчитанные в соответствии с существующими нормативными зарубежными и рекомендательными отечественными методиками. Более подробный анализ методик расчета приведен в [12].
Є/а 103 Документ
4,0 АС1 440.2R.-08 [13]
2,7 СЖ-БТ 200/2004 [14]
2,2 18СБ [15]
7,6 Руководство и др. [1], [16], [17], [18]
5,1 СТО БАСФ [19]
7,6 Проект СП [20]
Рис. 2. Эпюры напряжений в бетоне
Как было показано в [12], наиболее перспективной и надежной можно считать методику итальянского стандарта [14], однако в рассматриваемом случае для продольной жесткости tfEf = 198 000 Н/мм приемлемое значение предельной деформации можно получить по американской методике [13].
Примем в качестве предельной деформации значение Sfd 103 = 4,0, но тогда условие безотказности конструкции вследствие отслоения композита не соблюдается - деформация композита при действии расчетных нагрузок больше, чем предельная деформация, превышение которой означает отслоение композита из-за образования трещин:
вf = 0,006 > вfd = 0,004.
(1)
В общем случае для предотвращения отслоения композита руководством [1] рекомендуется устраивать конструктивное поперечное армирование в виде хомутов из лент, расстояние между которыми не должно превышать 2,5 м. Очевидно, что подобные рекомендации сложно применить для конструкции пролетом 6 м, учитывая также требования для базового расстояния между трещинами в интервале 10-40 см [6]. Таким образом, на основании расчетов было принято следующее решение по усилению плит (рис. 3). В качестве поперечных хомутов был использован холст Б1ка'^ар-230 С/45. Ширина хомутов принята в соответствии с выпускаемыми типоразмерами холста.
Рис. 3. Конструктивное решение усиления плиты покрытия
Деформация в композите на участке слева от точки А (см. рис. 3) при действии расчетных нагрузок не превышает деформацию отслоения Е/С в соответствии с эпюрой изгибающего момента.
При проектировании усиления плиты покрытия обнаружился один недостаток всех существующих подходов: проектировщик вынужден значительно ограничивать деформацию композита, чтобы избежать отслоения из-за трещинообразования. Таким образом, прочностные характеристики композита используются лишь наполовину. Возможность увеличить деформацию композита в предельном состоянии сдерживается отсутствием приемлемых рекомендаций по расстановке (шаге) поперечных хомутов. Также в нормах и рекомендациях отсутствуют указания о требуемой ширине, жесткости (количестве слоев) хомутов, необходимости анкеровать хомуты в сжатой зоне сечения и степени их влияния на деформацию отслоения продольного армирования. Так, например, в работе [21] отмечено, что при испытании ребристых преднапряженных мостовых балок пролетом 9,14 м деформация отслоения для балки с поперечными хомутами (шаг хомутов -0,91 м, ширина -0,1 м) составила 1,22 %, а для балок без поперечных хомутов в среднем 1,03 %. Другими словами, наличие хомутов увеличило деформацию отслоения всего на 18 %.
Из-за неопределенности в конструктивных требованиях к поперечным хомутам для плит покрытия было предложено достаточно консервативное решение относительно запаса прочности, что повлекло за собой повышенный расход материала холста.
Рассмотренный пример усиления плит покрытия показал, что расчет подобных конструкций удобно выполнять по разработанной авторами деформационной модели, но обязательно во взаимной увязке с требованиями к предельной деформации композита. Одним из путей более рационального использования прочности композитов при усилении конструкций является предотвращение его отслоения из-за трещинообразования. Для этого могут использоваться или поперечные хомуты, или заведение продольного армирования на боковые грани элемента. Для оценки влияния указанных конструктивных мер на деформацию отслоения продольного композитного армирования требуются дополнительные исследования, для чего авторами планируется провести ряд численных и натурных экспериментов. Результаты исследования этих вопросов позволят выработать критерии проектирования экономичных и надежных конструкций усиления изгибаемых элементов железобетонных конструкций.
Библиографический список
1. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами / ГУП НИИЖБ, ООО «Интераква». - М., 2006.
2. Смердов Д.Н. Оценка несущей способности железобетонных пролетных строений мостов, усиленных композитными материалами: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Новосибирск, 2010. - 24 с.
3. Костенко А.Н. Прочность и деформативность центрально и внецентренно сжатых кирпичных и железобетонных колонн, усиленных угле- и стекловолокном: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - М., 2010. - 29 с.
4. Жуков А.Н. Восстановление работоспособности элементов каркаса зданий первой категории по ответственности: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Пенза, 2012. - 24 с.
5. Гапонов В.В. Обоснование и разработка технологии усиления железобетонных конструкций подземных сооружений с использованием композиционных материалов: автореф. дис. . канд. техн. наук. - М., 2012. - 25 с.
6. СП 52-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры / Госстрой России, ГУП НИИЖБ, ФГУП ЦПП. -М., 2004. - 78 с.
7. CEB - FIP Eurocode 2: Design of Concrete Structures. Part 1: General Rules and Rules for Buildings, ENV 1992-1-1. - Brussels: CEN, 1991. -253 p.
8. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. - М.: Стройиздат, 1996. - 416 с.
9. Карпенко Н.И., Мухамедиев Т.А., Петров А.Н. Исходные и трансформированные диаграммы деформирования бетона и арматуры // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций / НИИЖБ. - М., 1986. - С. 7-25.
10. Карпенко Н.И., Мухамедиев Т. А., Петров А.Н. Диаграммы деформирования бетона, их трансформации в зависимости от различных факторов и использование в расчете конструкций // Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений: материалы конференций и совещаний по гидротехнике / ВНИИГ. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - С. 170-185.
11. СП 52-102-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Предварительно напряженные железобетонные конструкции / Госстрой России, ФГУП ЦПП. - М., 2005. - 52 с.
12. Быков А.А., Третьякова А.Н., Калугин А.В. Оценка предельных деформаций отслоения композита // Вестник Томск. гос. архит.-строит. ун-та. - 2013. - № 3.
13. ACI 440.2R-08. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures. - 2008.
14. CNR-DT 200/2004. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Existing Structures. -Rome, 2004.
15. Recommendations for Upgrading of Concrete Structures with Use of Continuous Fiber Sheet // Concrete Engineering Series 41. - Tokyo: Japan Society of Civil Engineers, 2001.
16. Рекомендации по расчету усиления железобетонных конструкций системой внешнего армирования из полимерных композитов FibARM. Договор № 12/1-1-12/ЖБ от 12.01.2012 / НИИЖБ. - М., 2012.
17. СТО 34.01.01-2011. Усиление пролетных строений мостов материалами на основе высокопрочных углеродных волокон. - Волгоград, 2011.
18. СТО 13613997-001-2011. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами фирмы Sika / ОАО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ». - М., 2011.
19. СТО 70386662-101-2012. Применение системы внешнего армирования Mbrace для усиления главных балок железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов / ООО «БАСФ Строительные системы». - М., 2012.
20. Свод правил «Усиление железобетонных конструкций композиционными материалами» [Электронный ресурс] / ОАО «НИЦ «Строительство» - НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, ЗАО «Триада-Холдинг», ЗАО «ХК Композит», ЗАО «БАСФ-Строительные системы», ОАО «РОСНАНО», ООО «ЭмСи Баухеми». - М., 2012. - URL: http://www.cstroy.ru/files/ntdoc/spusilzbk.pdf.
21. Rosenboom O., Rizkalla S.H. Experimental Study of Intermediate Crack Debonding in Fiber-Reinforced Polymer Strengthened Beams // ACI Structural Journal. - January 2008. - Vol. 105, iss. 1. - P. 41-55.
A.A. Bykov, A.V. Kalugin, I.L. Tonkov THE EXPERIENCE OF DESIGNING OF STRENGTHENING RIBBED SLAB BY EXTERNALLY BONDED FRP SYSTEM
The experience of designing of strengthening ribbed slab by Externally Bonded FRP System is outlined. The advantages and disadvantages of the strengthening technology are considered. Developed by the authors in the environment of Matlab 7.0.1 calculated deformation model and algorithm is summarized. The analysis of the ultimate strain of the composite in accordance with the existing methods of design is executed. Design solution to enhance the ribbed slab is proposed and purposes of further study are designated.
Keywords: strengthening with FRP, deformation model, effective strain in FRP reinforcement, intermediate crack debonding, transversal stirrup.
Сведения об авторах
Быков Антон Алексеевич (Пермь, Россия) - аспирант кафедры «Строительные конструкции» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (e-mail: [email protected]).
Калугин Александр Васильевич (Пермь, Россия) - канд. экон. наук, доцент кафедры «Строительные конструкции» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (e-mail: [email protected]).
Тонков Игорь Леонидович (Пермь, Россия) - канд. техн. наук, доцент кафедры «Строительные конструкции» ФГБОУ ВПО ПНИПУ (e-mail: [email protected]).
About the authors
Bykov Anton Alekseevich (Perm, Russia) - postgraduate student, Department of Building constructions, Perm National Research Polytechnic University (e-mail: [email protected]).
Kalugin Aleksandr Vasilyevich (Perm, Russia) - Candidate of Economic, Associate Professor, Department of Building constructions, Perm National Research Polytechnic University (e-mail: [email protected]).
Tonkov Igor Leonidovich (Perm, Russia) - Candidate of Technics, Associate Professor, Department of Building constructions, Perm National Research Polytechnic University (e-mail: [email protected]).
Получено 18.03.2013
cyberleninka.ru
Усиление железобетонных многопустотных плит — КиберПедия
Усиление плит перекрытий и покрытий, как правило, производятся при увеличении нагрузки на плиту или для восстановления несущей способности, утраченной в результате неправильной эксплуатации, воздействия агрессивной среды и т. д.
Основные типы усиления плит покрытия и перекрытия:
· усиление сборных железобетонных ребристых плит покрытия типа ПНС и ПКЖ металлическими балками
· усиление сборных железобетонных многопустотных плит арматурными каркасами
· мероприятия против выпадения мелкозернистых плит
· замена участков покрытий зданий, выполненных из мелкозернистых плит
· усиление монолитных железобетонных плит наращиванием (снизу и сверху)
· усиление монолитных железобетонных плит подведением дополнительных опор (металлических или железобетонных)
Выбор того или иного типа усиления зависит от удобства монтажа, наличия материалов, экономических соображений.
При расслоении бетона полки плиты по арматурной сетке необходимо разобрать верхний слабый слой бетона, очистить сетку от ржавчины, обнажённую поверхность плиты от пыли и остатков бетона (продуть сжатым воздухом, промыть водой под давлением), уложить по верху панели сетку из проволоки диаметром 6 мм с ячейками 200х200 мм, соединить её вязальной проволокой с основной арматурой и замонолитить бетоном М-300 на мелком щебне. Если в полке плиты образовались сквозные отверстия, то кроме их надо очистить, затем закрыть отверстия снизу обрезком фанеры, прикрепив её к арматурной сетке, и замонолитить повреждённый участок.
Если несущая способность плит ПКЖ снижена из-за дефектов арматуры в рёбрах, то для усиления плит необходимо отводить стержни арматуры от защитного слоя бетона и после тщательной очистки поверхности приварить к ним дополнительную арматуру и восстановить защитный слой.
Но этот способ усиления довольно трудоёмок и, хотя на него идёт незначительное количество металла, применяется реже, чем усиление рёбер плиты металлическими прокатными балками.
Плиты с сильно коррозированной продольной и поперечной арматурой можно усилить путём замоноличивания рёбер двух смежных плит армированным слоем. Замоноличивание рёбер производятся мелкозернистым бетоном М-300. Сечение продольной рабочей арматуры рассчитывается в каждом конкретном случае. Расчёт производится из условия восприятия всей нагрузки на плиту вновь уложенной продольной арматурой рёбра.
При перегружении плит покрытия рекомендуется усиление рёбер по схеме полуконсольных балок. Длина консолей определяется по расчёту. Включение их в совместную работу с плитами обеспечивается подклинкой или расчеканкой их. Напряжение консоли до заданной величины создаётся подвеской соответствующего расчётного груза и последующей подклинкой её.
При дефектном или недостаточном опирании плит на торцевые балки можно удлинить опору путём бетонирования участка панели или установить на болтах консольной балки из двух швеллеров.
При опирании плит на фермы покрытия возможен другой способ увеличении опорной части плит. Плотность примыкания металлических балок и опирание на них плит достигается затяжкой болтов паз, с последующей обваркой гаек. В связи с возможным различием нагрузок на смежные плиты неизменяемость системы усиления из обрезков швеллеров обеспечивается стяжными болтами, закрепляемыми за нижнюю грань узла верхнего пояса фермы. Пояс проверяется расчётом на крутящий момент.
При недостаточном опирании сборных железобетонных плит перекрытия на полки ригелей увеличение опорной части плиты производится за счёт опорного столика из уголка с рёбрами жёсткости, который крепится к ригелю с помощью тяжей. Отверстия под тяжи в плитах покрытия выполняются сверлением.
Расчёт усиление многопустотной железобетонной плиты набетонкой.
Задаём толщину набетонки h'f =70 мм и определяем площадь рабочей арматуры Аs.
Аs= М маx/(Rs∙hо∙η)
где hо=h'f –а (см)- рабочая высота сечения
а=1,5 см- расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до нижней грани hо=7-1,5=5,5 см
Rs(кН/см)- расчётное сопротивление арматуры
Назначаем класс стали Вр-l; Rs=375МПа=375·10³ кН/м²=37,5 кН/см²
η- табличный коэффициент.
Для определения η находим Ао
Ао= М маx/( Rb∙ γb2∙ b'f∙hо²)
Rb(кН/см)- расчётное сопротивление бетона
Назначаем класс бетона В 20; Rb=11,5 МПа=11,5·10³ кН/м²=1,15кН/см²
γb2=0,9- для тяжёлого бетона
b'f=100 см- ширина расчётного сечения
Ммаx=q(ln´)²/11=16,06·1,44²/11=3,027кН·м=302 кН·см
ln´=Впл-∆1-е
ln´=1610-50-120=1440 мм
Ао=302/1,15·0,9·100·5,5²=0,096
η=0,94
Аs=302/37,5·5,5·0,94=1,55 см²
Наиболее рациональным решением является такое, когда процент армирования близок по величине к оптимальному значению 0.3< μопт <0.6%
μμ=Аs/(b∙hо) 100%
μμ=(1,55/100·5,5)100%=0,317%
По расчётной площади рабочей арматуры Аs подбираем диаметр рабочей арматуры. При этом количество стержней на 1 п. м. плиты должно быть не менее 5 и не более 20 (максимальный шаг стержней 200 мм, минимальный - 50 мм)
Диаметр стержней рабочей арматуры назначать 3-5 мм класса Вр-l.
Диаметр поперечной (конструктивной) арматуры назначается по диаметру рабочей арматуры.
Шаг стержней поперечной арматуры принять 250-300 мм. Определив диаметр стержней рабочей и конструктивной арматуры, запишем марку сетки.
С 5Вр-l-150 950х1430
3Вр-l-250
cyberpedia.su
