922
.pdf
устанавливают в просверленные отверстия в стенке усиливаемой балки и в металлических
листах.
5.2.5. Усиление сборных железобетонных стропильных ферм и балок
В сборных стропильных железобетонных фермах усилению подвергаются следу-
ющие конструктивные элементы: опорный узел, стойки, раскосы, а также верхний и ниж-
ний пояса фермы. Усиление отдельных элементов железобетонных ферм производят в за-
висимости от действующих в них усилий. Усиление сжатых поясов и стоек ферм обычно
осуществляют металлическими обоймами, а нижнего пояса и растянутых раскосов -
предварительно напряженными затяжками [82].
При возможности железобетонные стропильные фермы усиливают путем установ-
ки дополнительных металлических опор в виде труб (3), подведенных под промежуточ-
ные узлы фермы (рис.5.12).
Дополнительные опоры устанавливаются на специальные фундаменты (4). Для
нейтрализации местного смятия в узлах стропильной фермы устанавливают опорные эле-
менты в виде швеллера (6).
Для включения опорных стоек в работу между опорными элементами и верхней частью металлических опор устраивают клинообразные металлические приспособления
[60].
Рис.5.12. Усиление железобетонной фермы установкой дополнительных опор:
1 - усиливаемая ферма; 2 - существующие колонны; 3 - дополнительные опоры; 4 - фундамент под дополнительные опоры; 5 - приспособления для включения дополнительных опор в работу; 6 - опорный элемент
Узловые сопряжения железобетонных ферм усиливают устройством железобетон-
ных обойм, армированных каркасами из круглой стали. Варианты устройства железобе-
тонных обойм опорного и центрального узлов приведены на рис.5.13.
При устройстве железобетонных обойм необходимо вскрыть защитный слой, ого-
лить рабочую арматуру усиливаемого элемента и приварить к рабочей арматуре с расчет-
311
ным шагом коротыши, диаметр которых несколько превышает толщину защитного слоя.
К коротышам приваривают арматуру усиления, после чего устанавливают опалубку и производят бетонирование с уплотнением бетонной смеси.
Вместо бетонирования в опалубке для устройства железобетонных обойм может быть использовано послойное торкретирование, которое намного упрощает работу. Высо-
кая прочность и плотность торкретбетона, доступность визуального контроля качества ра-
бот, производство работ без установки опалубки и возможность нанесения слоев мини-
мально необходимой толщины определяют значительные преимущества этого способа при усилении железобетонных конструкций.
Рис.5.13. Усиление узловых сопряжений железобетонной фермы устройством железобетонных обойм: а) – опорного узла; б) – центрального узла:
1 – усиливаемая конструкция; 2 – арматура усиления; 3 – хомуты усиления; 4 – планкификсаторы; 5 – торцевой хомут; 6 – монолитный бетон; 7 – коротыши
Более простым способом усиления опорных узлов стропильных железобетонных ферм является устройство металлической обоймы (рис.5.14, а) или обоймы из поверх-
ностно-оклеечного стеклопластика (рис.5.14, б).
Для устройства стальной обоймы в пределах опорного участка устанавливаются на цементно-песчаном растворе 4 уголка соответствующего профиля. На верхние уголки обоймы укладываются поперечные планки, а с нижней стороны - поперечные уголки-
планки. В приготовленные заранее отверстия планок и уголков вставляются стяжные бол-
ты с гайками, при закручивании которых осуществляется стягивание планок и уголков.
а) б)
312
Рис.5.14. Усиление опорного узла стропильных железобетонных ферм с помощью устройства металлической обоймы (а) или обоймы из поверхностно-оклеечного
стеклопластика (б):
для (а) 1- опорный узел фермы; 2 - уголки обоймы; 3 - соединительные поперечные планки; 4 - соединительные поперечные уголки-планки; 5 - стяжные болты с гайками; для (б) 1- опорный узел фермы; 2 - поверхность узла, подготовленная к оклейке; 3 - стеклоткань; 4 - эпоксидный клей
При усилении опорного узла фермы с помощью обоймы из поверхностно-
оклеечного стеклопластика сначала готовится к оклейке бетонная поверхность узла
(очистка и обезжиривание ацетоном), после чего на подготовленную поверхность нано-
сится клеящий слой из эпоксидной смолы, а затем - стеклоткань марок СТ-11, СТ-13 или
стеклосетка марок РС-1, РС-3. Для плотного прилегания стеклоткани последняя придав-
ливается резиновым игольчатым валиком. При необходимости повторного нанесения стеклоткани технологическая последовательность операций повторяется в той же после-
довательности.
Усиление раскосов и стоек ферм производят с помощью предварительно напря-
женных затяжек из круглой стали (рис.5.15).
Рис.5.15. Вариант восстановления и усиления раскоса и стойки фермы предварительно напряженными затяжками:
1 –тяжи диаметром 14 мм; 2 – опорные хомуты; 3 – гайки; 4 – раскос фермы; 5 – стойка фермы; 6 – верхний пояс фермы; 7 – нижний пояс фермы; 8 – трещины в раскосе
и стойке фермы; 9 – уголки
Сначала на верхних и нижних поясах ферм в местах сопряжения их с раскосами и
стойками закрепляют с помощью цементного раствора, болтов и уголков опорные сталь-
ные хомуты, к которым на верхнем поясе в узлах А и Б приваривают одним концом ме-
313
таллические тяжи. Другие концы тяжей (с резьбой) пропускаются через горизонтальные уголки, приваренные к нижним опорным хомутам (узел В). Ввод усиливающих элементов в работу производится затягиванием гаек у опорных хомутов нижнего пояса фермы с по-
мощью динамометрических ключей.
Возможен вариант натяжения тяжей электротермическим способом, когда один ко-
нец тяжей приваривается к опорному хомуту, тяж нагревается до температуры 120-130 0С,
а затем второй конец приваривается ко второму опорному хомуту.
Восстановление стоек фермы, получивших повреждения в результате механиче-
ского или химического воздействия, а также в случае превышения нагрузки, предусмот-
ренной проектом, может осуществляться с помощью преднапряженных металлических уголков (рис.5.16).
Рис.5.16. Вариант усиления стойки фермы с помощью предварительно напряженных металлических уголков:
1 – тяжи диаметром 24 мм; 2 – нижний пояс фермы; 3 – уголки 100х10; 4 – стойка фермы; 5
– уголок13х8; 6 – верхний пояс фермы; 7 - пластины 100х8; 8 – трещины в стойке фермы
Усиление следует начинать с установки по четырем ребрам стойки фермы метал-
лических уголков, скрепленных на сварке пластинами в виде обоймы. По концам метал-
лические уголки скрепляют на сварке горизонтальными уголками. Горизонтальные угол-
ки устанавливают также на верхний пояс фермы. Через уголки пропускают тяжи с навин-
ченными гайками. Создание предварительного напряжения в железобетонных стойках осуществляют затяжкой гаек тяжей, в результате чего часть нагрузки от стоек передается на верхние и нижние пояса ферм и, тем самым, повышает несущую способность стоек.
Восстановление элементов верхнего пояса ферм при наличии повреждений в виде трещин, сколов и т.д. рекомендуется осуществлять предварительно напряженными рас-
порками из прокатного швеллера, как это показано на рис.5.17.
314
Рис.5.17. Усиление элемента верхнего пояса предварительно напряженными распорками:
1 – металлический упорный ящик; 2 – распорный элемент; 3 – стяжной болт с фиксаторами; 4 – верхний пояс фермы; 5 – раскос фермы; 6 – стойка фермы; 7 – металлическая пластина; 8 – трещины в верхнем поясе фермы
Процесс усиления стоит из следующих последовательно проводимых операций. На верхнем поясе фермы крепят два металлических упорных ящика, заполненных бетоном,
между которыми с двух сторон устанавливают предварительно изогнутые распорные эле-
менты из швеллеров и пластин. Упорные ящики устанавливают между стойкой и раско-
сом фермы.
После набора бетоном проектной прочности с помощью стягивания стяжного болта распрямляют распорные элементы, создавая в них предварительное напряжение. Распор-
ные элементы, упираясь в упорные ящики, передают распорное напряжение на узлы фер-
мы и тем самым разгружают и усиливают соответствующий элемент верхнего пояса.
Нижние пояса железобетонных ферм рекомендуется усиливать с помощью пред-
варительно напряженных элементов, которые устанавливают с двух сторон в один ярус
(рис.5.18, а) в пределах высоты фермы или ниже нижнего пояса фермы (рис.5.18, в). При значительных нагрузках на ферму или при пролетах в 24 м и более предварительно напряженные элементы устанавливают в два яруса в пределах высоты фермы (рис.5.18, б).
В качестве элементов усиления применяют обычно шарнирно-стержневые цепи или тросы, которые прикрепляют к анкерным устройствам фермы. Анкерные устройства изготавливают из профилированной или листовой стали и устанавливают на верхнем или нижнем поясе ферм в непосредственной близости от ее узлов.
315
Рис.5.18. Усиление железобетонных ферм шарнирно-стержневыми цепями или тросами:
1 – анкерное устройство; 2 – цепи или тросы; 3 – металлические напрягаемые элементы; 4 – тельферные напрягающие устройства; 5 – анкерные крепления; 6 – напрягающие устройства домкратного типа; 7 – напрягающая подвеска с распорной муфтой;
8 – распорная муфта
Предварительно напряженные элементы соединяют с нижним поясом ферм с по-
мощью вертикальных стержней из круглой стали, второй конец которых приваривают к анкерным устройствам. Натяжение элементов усиления (тросов или цепей) осуществляют с помощью тельферных напрягающих устройств домкратного типа (узел А, 4) или рас-
порных муфт (узел Б, 8). При натяжении элементов усиления создается предварительное напряжение, и они включаются в совместную работу с фермой. Трещины в нижнем поясе фермы частично закрываются, а часть нагрузки с нижнего пояса передается на стойки и раскосы фермы. На период усиления в узлах ферм устанавливают временные промежу-
точные опоры из прокатного профиля или сварные решетчатого типа.
Когда требуется усилить только половину нижнего пояса фермы или восстановить элемент в растянутой зоне фермы, получивший механическое повреждение, рекомендует-
ся использовать напрягаемые элементы в виде тяжей из круглой арматурной стали (рис.
5.19).
316
Рис.5.19. Усиление половины нижнего пояса фермы предварительно напряженной затяжкой:
1-затяжка из круглой стали; 2- опорный элемент затяжки; 3- натяжные гайки; 4-нижний пояс фермы; 5- раскос фермы; 6- стойка фермы; 7- трещины нижнего пояса фермы
В среднем узле и на торце фермы устанавливают с помощью стяжных болтов и це-
ментного раствора опорные хомуты, выполненные из полосовой стали. К опорному хому-
ту в средней части фермы прикрепляют на сварке напрягаемые элементы (затяжки), вто-
рые концы которых пропускают в специальные отверстия опорного хомута у торца фер-
мы. Ввод затяжек в совместную работу с фермой осуществляют путем затягивания стяж-
ных болтов. В результате натяжения затяжек имеющиеся трещины в нижнем поясе закры-
ваются, а часть нагрузки с нижнего пояса передается на стойки и раскосы усиливаемой фермы.
Вместо гибких элементов усиления из цепей и тросов для усиления нижнего пояса фермы можно использовать жесткие предварительно напряженные шпренгели из угол-
ковой или швеллерной стали, которые крепятся к торцовым упорам, а в среднем узле они прикрепляются к металлическим подвескам (рис.5.20).
Рис.5.20. Усиление нижнего пояса железобетонной фермы жесткой затяжкой из швеллеров:
317
1 – ферма; 2 – швеллер; 3 – элемент жесткости из уголковой стали; 4 – пластина торцевого упора; 5 – ребро жесткости; 6 – фиксатор из полосовой стали; 7 – подвеска; 8 – обойма; 9 - напрягающее устройство
Натяжение усиливаемых элементов осуществляется с помощью специального напрягающего устройства, действующего перпендикулярно направлению фермы. Напря-
гающее устройство представляет собой высокопрочные болты, которые с двух противо-
положных сторон нижнего пояса балки прикреплены к горизонтальным элементам шпренгеля. При завинчивании высокопрочных болтов с помощью динамометрических ключей, болты упираются в металлическую обойму, отводят горизонтальные элементы шпренгеля от обоймы и тем самым создают в них необходимое предварительное напря-
жение.
Железобетонные стропильные балки усиливают так же, как и стропильные фермы с помощью установки шарнирно-стержневых цепей, горизонтальных, шпренгельных предварительно напряженных затяжек из арматурной стали или прокатного профиля.
Для усиления стропильных железобетонных балок в качестве шарнирно-
стержневых цепей используют арматурные стержни или канаты, которые прикрепляют к верхним металлическим опорным узлам балок (рис.5.21).
Для натяжения шарнирно-стержневых цепей применяют подвески из арматурной стали (4), имеющие шарнирное крепление к цепи с одной стороны и резьбу - с другой сто-
роны. Снизу нижнего пояса балок прикрепляют упорные элементы из швеллера с отвер-
стиями (5), в которые заводят подвески из арматурной стали (сечение 1 - 1). Создание предварительного напряжения в балках обеспечивается завинчиванием гаек специальны-
ми динамометрическими ключами.
Рис.5.21. Усиление железобетонных стропильных балок установкой шарнирно-стержневой цепи с подвесками
318
Усиление нижнего пояса железобетонных стропильных балок может осуществ-
ляться с помощью круглой предварительно напряженной затяжки (рис.5.22).
Рис.5.22. Усиление нижнего пояса стропильной балки с помощью круглой предварительно напряженной затяжки:
А - опорный узел; Б - узел в пролете фермы: 1 – усиливаемая конструкция; 2 – горизонтальные тяжи; 3 – монтажная подвеска; 4 – торцовый опорный хомут; 5 – горизонтальная пластина опорного хомута; 6 – то же, вертикальные пластины
Основными элементами горизонтальных предварительно напряженных затяжек для
усиления стропильных балок являются металлические торцевые упоры и тяжи из круглой
арматурной стали (рис.5.22).
Опорный узел горизонтальной затяжки представляет собой сварную конструкцию
из пластинчатой стали с ребрами жесткости, в которой имеются отверстия для пропуска
тяжей из круглой стали (узел А). Узел в пролете балки (узел Б) состоит из горизонтальной
пластины опорного хомута и двух вертикальных пластин, которые поддерживаются мон-
тажными хомутами.
Натяжение горизонтальных тяжей осуществляют путем затягивания гаек, одновре-
менно с двух противоположных сторон балок электрифицированными тарированными
гайковертами либо электротермическим способом. В результате в бетоне балки создается
напряжение сжатия, которое способствует закрытию имеющихся трещин в нижнем поясе
и обеспечивает повышение несущей способности балки.
Усиление железобетонных стропильных балок с помощью предварительно напря-
женных шпренгельных затяжек из круглой стали обеспечивает сжатие верхнего пояса
балки (рис.5.23). Для установки затяжек на противоположных концах балок устраивают
опорные базы из листового материала (3), к которым на сварке прикрепляют шпренгель-
ные затяжки. Натяжение затяжек осуществляется путем затягивания гаек, являющихся ча-
стью натяжного устройства.
Рис.5.23. Усиление железобетонных стропильных балок установкой предварительно напряженных шпренгельных за-
тяжек: |
319 |
|
1 - усиливаемая балка; 2 - шпренгельная затяжка; 3 - опорная
При значительном увеличении нагрузки на балку ее усиливают предварительно
напряженным шпренгелем из прокатного металла (рис.5 24).
Торцевые упоры из металлических пластин устанавливают на верхнем поясе балки,
к которым на сварке прикрепляют наклонные тяжи из прокатного профиля. Соединение
наклонного и горизонтального тяжей осуществляют на сварке.
. 
Рис.5.24. Усиление сборной железобетонной стропильной балки устройством жесткого предварительно напряженного шпренгеля:
1 – железобетонная балка; 2 – наклонный тяж; 3 – горизонтальный тяж шпренгеля; 4 – распорная планка; 5 – монтажная подвеска; 6 – соединительная планка; 7 - боковая пластинка; 8 – упорная пластина; 9 – сварной шов; 10 – стяжной болт; 11швеллер; 12фиксатор из круглой стали;13 – элементы жесткости
Горизонтальные тяжи устанавливаются с двух сторон ниже нижнего пояса железо-
бетонной балки и в пролете балки поддерживаются с помощью металлических подвесок.
В центре железобетонной балки устанавливается распорная планка, снабженная элемен-
тами жесткости, которые предохраняют ее от местного смятия.
Напряжение в шпренгеле из прокатного металла создается путем стягивания смеж-
ных элементов горизонтального тяжа с помощью двух стяжных болтов (узел В).
Усиление верхнего пояса стропильных балок. Усиление верхнего пояса стропиль-
ных балок может осуществляться обоймами из швеллеров, односторонним наращивани-
ем сверху или железобетонной рубашкой (рис.5.25).
320