Усиление МУ

При усилении наращиванием сжатой зоны толщину наращивания hs

назначают из условия, чтобы существующей арматуры As в усиленном элементе было достаточно для восприятия возросшего изгибающего момента.

	При		x		R расчет сечения (рисунок 1, а) должен производиться
		h0	hs
из условия:
	M Rs As (h0			hs 0,5x)		(1)

При этом высота сжатой зоны x определяется из условия:

	x	Rs As	(2)
		Rbb

Величину наращивания сжатой зоны можно определить по формуле:

hs	M	h0 0,5x	(3)
	Rs As

При прочности бетона наращивания большей, чем прочность бетона усиливаемого элемента высотой наращивания hs удобнее задаваться конструктивно и затем проверять прочность усиленного элемента.

При x hs и при соблюдении условия

		x	R , где	R для бетона наращивания, проверяем усиленное
	h0
		hs

сечение (рисунок 1, б) по формуле:

		M Rs As (h0	hs 0,5x) ,	где	x	Rs As
						RBS b
		При x hs	и при соблюдении условия					x hs	R , где	R – для
								h0

бетона усиливаемого элемента, несущая способность усиливаемого элемента (рисунок 1, в) определяется по формуле:

M Rbbhs (h0 0,5hs ) Rbb(x hs ) h0 0,5(x hs )

(4)

11

где	x	Rs As Rbbhs Rbsbhs				(5)
			Rbb
Минимальная высота наращивания						hs будет определяться при полном
использовании		сжатой зоны бетона				усиливаемого элемента, т.е. при
x hs Rh0 , где R – для бетона усиливаемого элемента
Тогда из условия
	Rbsbhs		Rbb(x hs ) Rs As			(6)
или	Rbsbhs		Rbb R h0 Rs As			(7)
можно определить высоту наращивания
hs	Rs As Rbb R h0					(8)
		Rbsb

При расчете прочности шва сопряжение усиливаемого элемента с железобетонным наращиванием должно соблюдаться условие

		QSn 12Rbst	k	(9)
			5
		bIn

где: Q – поперечная сила от внешней нагрузки в рассматриваемом сечении

In – момент инерции всего сечения приведенного к бетону усиливаемого элемента;

Sn – статический момент площади сечения наращивания относительно оси, проходящей через центр тяжести всего сечения;

a / h - относительное расстояние до первой сосредоточенной нагрузки от опоры усиливаемого элемента, при равномерно распределенной нагрузке

1 ;

k – коэффициент шероховатости поверхности сопряжения ( k 1 – для шероховатой поверхности сопряжения, имеющей примерно в равном количестве выступы и углубления не менее 10 мм, наибольший размер которых в плане не превышает 25% ширины шва сопряжения, а также для поверхностей

12

со шпонками, устанавливаемыми конструктивно; k 0,5 – для остальных поверхностей сопряжения);

Rbst – расчетное сопротивление растяжению бетона наращивания.

13

3. Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов, усиленных устройством рубашек в сжатой зоне

Рисунок 2. Расчетные схемы железобетонных изгибаемых элементов, усиленных устройством рубашек в сжатой зоне:

а – при равной прочности бетона рубашки и усиливаемого элемента;

б– при разной прочности бетона рубашки и усиливаемого элемента и при

xhs ;

в – то же при x hs ;

1– усиливаемый элемент;

2– железобетонная рубашка;

3– граница сцепления между старым и новым бетоном.

14

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 обеспечить анкеровку дополнительной поперечной арматуры со свободным концом путем ее приварки к арматуре усиливаемой конструкции или анкеровкой при помощи продольных стержней.

При усилении сжатой зоны устройством рубашек в случае равной прочности бетона усиливаемого элемента и рубашки (рисунок 2, а) условие

прочности при

x

R

будет иметь вид

h

h

0

s

M Rs As (h0 hs

0,5x)

(10)

Высота сжатой зоны определяется из условия

Rb (b 2bs )x Rs As

(11)

откуда

x

Rs As

(12)

Rb (b 2bs )

Требуемая толщина рубашки в сжатой зоне определяется из формулы

hs

M

h0

0,5x

(13)

Rs As

При прочности бетона рубашек большей, чем прочность бетона

усиливаемого элемента (рисунок 2, б), но не более чем на одну ступень

при

x hs

и

x

R (где R –

для бетона рубашки) несущая

h0

hs

способность усиленного сечения будет равна

M Rs As (h0 hs 0,5x) ,

где высота сжатой зоны определяется из условия

Rbs (b 2bs )x Rs As ,

x

Rs As

R

(b 2b )

bs

s

15

	Толщина рубашки в сжатой зоне						hs	M	h0	0,5x
								Rs As
	При	x hs (рисунок 2, в) толщиной					рубашки удобнее задаваться
конструктивно и при				x		R
			h	h
			0	s
	из условия
	Rbs (b 2bs )x b(x hs ) Rbb(x hs ) Rs As									(14)
	можно определить высоту сжатой зоны
	x	Rs As Rbbhs Rbsbhs								(15)
		2Rbsbs Rbb
	несущую способность усиленного сечения можно проверить из условия
M Rbs (b 2bs )hs (h0 0,5hs ) Rbs 2bs (x hs ) h0 0,5(x hs ) Rbb(x hs ) h0										0,5(x hs )	(16)

16

4. Расчет железобетонных изгибаемых элементов, усиленных наращиванием сжатой зоны при отсутствии сцепления между старым и новым бетоном

Рисунок 3. Расчетные схемы усилий в нормальном сечении:

1– усиливаемый элемент;

2– железобетонное наращивание;

3– шарнирно-подвижное соединение между старым и новым бетоном.

При невозможности сцепления наращиваемого слоя (нового бетона) несущая способность усиленной конструкции определяется как несущая способность усиливаемой конструкции и конструкции наращивания.

Имеющее место частичное сцепление бетона наращивания с усиливаемой конструкцией идет в запас прочности и расчетом не учитывается.

Несущая способность элемента составит

M M1 M 2						(17)
где	M1	– изгибающий	момент,			воспринимаемый усиленным
железобетонным элементом. Величина M1					определяется выражением
M 1	Rs As (h0 0,5x)					(18)
здесь высота сжатой зоны x			Rs As
				, b и h0		(рисунок 3);
			R b
			b
M 2	–	изгибающий момент,			воспринимаемый железобетонной
конструкцией наращивания.
			17

Величина								M 2					определяется из условия равенства кривизны
железобетонной усиливаемой конструкции и конструкции наращивания.
	1		1					1																	(19)
			2
	1
						1							M				1		M1		1		M 2
Поскольку															,				B	, и			B		то
												B	B					1				2		2
									1					2					1
M 2				MB2									M1 B2												(20)
													B1
				B1 B2

здесь B1 – жесткость усиливаемого железобетонного элемента;

B2 – жесткость конструкции наращивания.

Требуемую жесткость конструкции наращивания можно определить из выражения

M

B2 M2 B1 (21)

1

Требуемую прочность конструкции наращивания при заданных ее размерах можно определить из условия

	M 2	Rss Ass (h0s 0,5xs )			(22)
	где	xs	Rss Ass		(23)
			Rbs b

При расчетах конструкции наращивания должно соблюдаться условие

		xs	R , здесь R принимается для бетона конструкции наращивания.
		h0s

При этом площадь арматуры растянутой зоны конструкции наращивания определяется

	Ass	M 2	(24)
		Rss h0s

x

где 1 0,5 h s (25)

0s

18

5. Расчет прочности нормальных сечений железобетонных изгибаемых элементов, усиленных наращиванием растянутой зоны

Рисунок 4. Расчетные схемы железобетонных изгибаемых элементов усиленных наращиванием растянутой зоны:

а – усиление устройством наращивания; б – усиление устройством рубашки.

1– усиливаемый элемент;

2– железобетонное наращивание;

3– граница сцепления между новым и старым бетоном.

Усиление растянутой зоны изгибаемых элементов можно осуществлять путем устройства железобетонных наращиваний и рубашек.

При усилении наращиванием растянутой зоны с установкой

дополнительной	(supplementary)			арматуры Ass (рисунок 4,	а) условие
равновесия при		x	R и RS	RSS будет иметь вид
		h0
M RS AS h0 0.5x RS ASS h0				h0 S 0.5x	(26)
При этом высота сжатой зоны x определяется из условия:
Rbbx RS AS RS ASS					(27)
				19

	x	RS AS RS ASS		RS AS ASS		(28)
		Rbb		Rbb

При усилении рекомендуется дополнительную арматуру принимать такого же класса, что и арматуру усиливаемого элемента.

Преобразуем условие равновесия к виду

M RS AS h0	RS AS 0.5x RS ASS h0	h0S 0.5RS ASS x 0			(29)
M RS AS h0	RS ASS h0 h0S 0.5RS x AS ASS 0				(30)
и подставим в него значение x
M RS AS h0 RS ASS h0 h0S 0.5RS			RS AS ASS	AS ASS 0	(31)
			Rb b
Rb b(M RS AS h0 ) RS ASS Rb b h0 h0 S 0.5RS2 AS ASS 2 0					(32)

Полученное квадратное уравнение, решенное относительно неизвестной величины Ass ,примет вид

ASS

A

A2

B

(33)

4

2

где:

A

RS AS Rb b h0 h0S

0.5RS

(34)

B

2Rb b M RS AS h0

A2

RS2

S

Если

существующая

арматура Ass расположена на

расстоянии

более

0.5(h x)

от растянутой грани усиливаемого сечения или

x

R ,

то для

h0

этой арматуры принимают расчетное сопротивление равным S RS

и расчетные

формулы принимают вид при RS RSS

x

RS S

AS RSS ASS

(35)

Rb b

A

RS S

AS Rbb h0

h0S

(36)

0.5RSS

20