Существуют два основных метода усиления железобетонных конструкций:

Наращиванием сечений в виде набетонок, обойм и рубашек. Набетонка выполняется с одной стороны, обойма - с четырёх, рубашка - с трёх сторон;

Разгружающими конструкциями с изменением статической схемы работы.

Первый метод требует остановки производственного процесса, а также частичной разгрузки конструкций с целью последующего загружения и включения в работу наращенных элементов. Метод отличается большой трудоёмкостью выполнения, так как связан с мокрыми процессами бетонирования и требует дополнительного времени для набора прочности бетона, хотя и является универсальным методом усиления для железобетонных конструкций.

Второй метод предусматривает включение разгружающей конструкции в совместную работу с усиливаемой конструкцией непосредственно в ходе её установки и не требует остановки производства, что часто является важным фактором.

При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ: заделка отдельных выколов и раковин; замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная) .

При сплошной замене толщина защитного слоя может быть увеличена, но во всех случаях должна быть не менее 3 см в свету для рабочей арматуры и не менее 2 см для хомутов и нерабочей арматуры. Замена защитного слоя бетона производится в тех случаях, когда его свойства понижены, арматура поражена коррозией или защитный слой бетона отслаивается. В этих случаях старый защитный слой подлежит полному удалению, а арматура должна быть очищена от ржавчины. Для укладки нового защитного слоя рекомендуется обычный бетон, но с мелкими фракциями.

Для заделки незначительных по протяженности повреждений защитного слоя применяются ручные приемы штукатурных работ с использованием мастерка. Уложенный бетон (раствор) примерно через час смачивают водой, присыпают сухим цементом и заглаживают с помощью кельмы, деревянной или металлической гладилками. При этом глубина выколотых участков, подготавливаемой к ремонту поверхности, не должна сходить на нет к краю выкола, она везде должна быть не менее 1 см. Переход места выкола к неповрежденному защитному слою должен быть сделан ступенькой под углом 90°.

При большом объеме работ наиболее эффективным способом нанесения бетонов является торкретирование, при котором достигается получение очень плотного прочного защитного слоя.

При подготовке поверхности к бетонированию одиночные трещины с шириной раскрытия свыше 1 мм разделываются в виде прямоугольника на глубину и зачеканиваются бетоном. В местах больших отколов бетона и обнажения арматуры устанавливают дополнительную армирующую сетку с размером ячеек от 2,5 до 10 см и диаметром проволоки от 0,5 до 6 мм с прикреплением вновь устанавливаемых сеток к основной арматуре конструкции.

Для увеличения сил сцепления между новым и старым бетоном рекомендуется применять прослойку из эпоксидно-тиоколового клея K-153. При восстановлении защитного слоя с применением эпоксидно-тиоколовой прослойки бетон должен быть уложен до потери липкости клея.

В зависимости от степени развития трещин применяются следующие способы ремонта конструкций:

Устройство защитных пленок и покрытий для ремонта трещиноватых поверхностей, имеющих трещины раскрытием до 0,2 мм;

Герметизация трещин (заполнение их водонепроницаемыми эластичными материалами) для ремонта конструкций, имеющих трещины раскрытием более 0,3 мм;

Поверхностная заделка трещин (устройство герметизирующей накладки, перекрывающей трещину и усиливающей сечение с трещиной) для ремонта конструкций, имеющих сквозные трещины с раскрытием более 0,2 мм;

Прочностная заделка (омоноличивание полости трещины клеющим составом) для ремонта конструкций с трещинами раскрытием более 0,3 мм. Покрытие ремонтируемых поверхностей пленками предназначается для защиты бетона и поверхности конструкции от атмосферной и химической коррозии.

Устройство защитных пленок и покрытий осуществляется путем окраски бетонной поверхности полимерцементными красками или синтетическими лаками.

Герметизация трещин высокоэластичными материалами без восстанов-ления монолитности конструкции предназначается для закрытия доступа влаги и других агентов, вызывающих коррозию, к арматуре, обеспечивая ее сохранность. Герметизация трещин эластичными материалами в виде мастики производится с помощью шприцев.

Прочностная заделка рекомендуется при необходимости одновременно с ликвидацией трещин восстановить монолитность конструкции. Прочностная заделка может быть выполнена с помощью инъецирования эпоксидного состава или цементного раствора в полость трещины. До инъецирования должны быть устроены отверстия и установлены в них ниппели, через которые производится подача клеющего состава. После установки ниппелей трещина по поверхности бетона герметизируется с помощью наклейки стеклоткани, предотвращающей вытекание клеющего состава. Инъецирование начинается с нижнего ниппеля.

Наиболее распространенным способом усиления конструкций является увеличение сечений путем устройства всесторонних обойм или односторонним наращиванием. Этот способ позволяет получить значительное увеличение несущей способности как целых, так и сильно поврежденных элементов. При усилении железобетонных конструкций односторонним увеличением сечения дополнительная арматура приваривается к старой при помощи отгибов, коротышей, наклонных и вертикальных хомутов. Приварку хомутов и коротышей рекомендуется производить при помощи электросварки двойными фланговыми швами.

При наличии местных повреждений в виде одиночных или сконцентрированных на небольшой длине трещин производится местное усиление конструкции по одному из следующих способов: устройство местных хорошо армированных хомутами, отогнутой и продольной арматурой четырехсторонних обойм из железобетона; устройство металлических обойм из вертикальных напрягаемых хомутов.

При наличии вертикальных или косых трещин под хомутами располагаются продольные распределительные уголки, охватывающие поврежденную часть балки. Хомуты покрываются торкретбетоном по металлической сетке или обетонируются.

При усилении колонн обойма армируется продольными стержнями и хомутами или спиральной арматурой. Обойма может быть забетонирована в опалубке или заторкретирована, толщина стенок при обычном бетонировании должна быть не менее 10 см и при торкретировании - 5 см. Углы усиливаемой колонны рекомендуется скалывать. Вверху и внизу колонны на длине, равной наибольшему размеру поперечного сечения колонны, шаг хомутов уменьшается вдвое. При наличии местных повреждений или дефектов у колонн усиливающая обойма может устраиваться в пределах поврежденного участка с перепуском в обе стороны на длину 50 см, но не менее большего размера поперечного сечения.

При усилении железобетонных конструкций наращиванием элементов необходимо со стороны сечения, предназначенной для усиления, сколоть в местах приварки защитный слой бетона и обнажить продольные стержня существующей арматуры до половины их сечения.

После этого поверхность бетона промывается струей воды под напором. Если по каким-либо причинам создать напор не представляется возможным, поверхность бетона после насечки зубилом и обработки щеткой продувается воздухом, чтобы на ней не осталось пыли, и промывается водой.

Поверхность бетона должна влажной вплоть до момента, когда на нее будет нанесен слой нового бетона. Непосредственно перед бетонированием с горизонтальных поверхностей старого бетона должны быть удалены лужицы воды. После этого поверхность бетона покрывается слоем пластичного цементного раствора состава 1:2 толщиной 1-2 мм. Новый бетон должен укладываться не позднее чем через 1,5 часа после укладки раствора.

Обнаженные стержни арматуры должны тщательно очищаться стальными щетками, пескоструйкой и др. способом от загрязнения, ржавчины или окалины. При значительном повреждении стержней старой арматуры коррозией пленка поражения удаляется зубилом или молотком, после чего производится очистка стальной щеткой и подварка новой арматуры. Перед бетонированием стержни арматуры окрашиваются цементным раствором 1:2 толщиной слоя 1-2 мм.

Соединения стальных арматурных стержней (рис. 2.1), имеющие повреждение существующей арматуры коррозией или перенапряжение арматуры, устраняются следующим образом:

Рис. 2.1 Соединение арматурных стержней на сварке при усилении: а, б - с помощью накладок; в - внахлестку; 1 - рабочий стержень; 2 - стыковая накладка; 3 - сварной шов

Опалубка должна конструироваться, таким образом, чтобы была обеспечена возможность постепенного ее наращивания по высоте усиливаемых балок и колонн. При конструировании опалубки должны предусматриваться необходимые зазоры и отверстия в ней, а также специальные лотки для укладки бетона и его уплотнения. За уложенным бетоном или нанесенным слоем торкретбетона обеспечивается соответствующий температурно-влажностный уход.

Усиление сжатых элементов

Усиление железобетонных колонн (рис. 2.2) с недостаточной несущей способностью в результате разрушения бетона и значительной коррозии арматуры, потери несущей способности арматуры производят путем изготовления железобетонной обоймы или наращиванием.

Рис. 2.2 Усиление железобетонных колонн: а - железобетонной обоймой; б - наращиванием сечения; 1 - усиливаемая колонна; 2 - дополнительная продольная арматура усиления; 3 - заполнить бетоном; 4 - дополнительная поперечная арматура усиления в виде спирали; 5 - существующая продольная арматура колонны; 6 - соединительные стержни на сварке; 7 - дополнительная поперечная арматура усиления колонн

Для усиления, по рис. 2.2 а, устанавливается дополнительная рабочая арматура (2) и дополнительная поперечная арматура в виде спирали (4) диаметром не менее 6 мм, при этом предварительно скалывается защитный слой, не менее чем на диаметр рабочей арматуры. Расстояние между витками спирали в осях принимается 50-70 мм. Спираль охватывает всю рабочую арматуру усиления и существующую продольную арматуру колонны. После установки арматуры колонну бетонируют в опалубке или с помощью торкретирования.

При усилении колонны способом наращивания сечения (рис. 2.2 б) сначала скалывают защитный слой не менее чем на 0,5 диаметра арматуры. Затем через специальные соединительные (6) стержни, выполненные из арматуры диаметром 10-40 мм и длиной от 50 до 200 мм, соединяют с помощью сварки существующую арматуру с арматурой усиления (2). К новой арматуре приваривают также поперечные стержни с шагом не более 500 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры.

После установки арматуры производят бетонирование сечения.

Усиление железобетонных колонн стальной обоймой (рис. 2.3) при снижении несущей способности из-за различных повреждений осуществляют с помощью преднапряженных распорок (рис. 2.3 а), которые включаются в совместную работу с усиливаемой колонной, что позволяет осуществлять конт-роль за степенью их состояния. В этом случае следует предусматривать мероприятия по обеспечению устойчивости покрытия и технике безопасности.

Рис. 2.3 Усиление железобетонных колонн стальной обоймой: а - усиление с помощью напрягаемых распорок из уголков в момент изготовления и готовом виде; б - усиление части колонны стальной обоймой из уголков в месте разрушения; 1 - усиливаемая колонна; 2 - уголки; 3 - крепежные монтажные болты; 4 - соединительные планки; 5 - натяжные монтажные болты; 7 - срубленный бетон до рабочей арматуры; 8 - закладная деталь усиления; 9 - коротыш, привариваемый к рабочей арматуре 10

Изготовляют распорки из уголков. С помощью крепежных болтов (3) ус-танавливаются уголки (2) на колонну. Установку их производят с перегибом в середине высоты, упирая верхние и нижние концы в достаточно прочные конструкции (фундаменты, балки перекрытия). На концах уголков устраиваются упоры (4).

Ввод в напряженное состояние распорок осуществляют выпрямлением их с помощью натяжных болтов (5) до вертикального положения. Фиксируют распорки в напряженном состоянии поперечными планками. Впоследствии вырезы в уголках усиливают накладками.

Усиление частично поврежденной колонны может осуществляться стальной обоймой (рис. 2.3 б) на неполную длину колонны. Обойму изготавливают из уголков, соединенных планками с приваркой их к закладным деталям (8). Закладные детали (8) обязательно должны быть приварены сварным швом к рабочей арматуре железобетонной колонны.

Дополнительное крепление вертикальных стальных связей к железобетонным колоннам (рис. 2.4) при недостаточной несущей способности колонн, необходимости крепления других конструкций при реконструкции производится установкой стального хомута, сваренного из стальных пластин. Сборка хомута производится на стяжных болтах, а крепление связей осуществляют к приваренной к хомуту фасонке.

Рис. 2.4 Дополнительное крепление вертикальных стальных связей к железобетонным колоннам: 1 - железобетонная колонна; 2 - хомут; 3 - вертикальные стальные связи; 4 - стяжные болты; 5 - фасонка для крепления связей

Усиление фундаментов выполнением обойм из бетона или железобетона и увеличением опорной площади (рис. 2.5) при недостаточной несущей способности фундамента, превышении расчетного давления на основание и неравномерных осадках фундамента производят путем наращивания существующего фундамента (7), предварительно откопав его до основания. В старом фундаменте устраивают шпонки (4) или вырубают штрабу, обеспечивающие совместную работу старого и нового бетона. Стальные стяжки (6) связывают старый фундамент с железобетонной обоймой (2). Размер шпонок по высоте принимается исходя из обеспечения передачи поперечных усилий от обоймы существующему фундаменту.

Рис. 2.5 Усиление кирпичного или бетонного фундамента: а - ленточного кирпичного фундамента; б - отдельного железобетонного фундамента; 1 - стена; 2 - железобетонная обойма; 3 - продольная арматура; 4 - шпонки; 5 - щебень, втрамбованный в грунт; 6 - стальные стяжки; 7 - существующий фундамент; 8 - новая арматура; 9 - новый бетон; 10 - поверхность вырубки существующего фундамента; 11 - колонна

Усиление изгибаемых элементов

Для стыка существующей и новой арматуры усиления используются сты-ковые накладки или применяются соединения внахлестку. В сварных швах принимается: толщина шва 0,25d, ширина шва - 0,5d. Сечение стыковой накладки должно быть равнопрочным со стыкуемым стержнем.

Усиление сборных железобетонных плит (рис. 2.6), имеющих в полках ребристой плиты разрушенного на всю ее толщину бетона или отсутствие сцепления рабочей арматуры с бетоном, обнажение стержней рабочей арматуры выполняется следующим образом: при наличии в многопустотной плите (рис. 2.6 а) разрушенного бетона нижней полки для ее усиления в пустотные каналы устанавливаются дополнительные арматурные каркасы (3) с последующим замоноличиванием бетоном этих каналов. Количество каркасов и замоноличиваемых пустотных каналов зависит от степени повреждения плиты и нагрузки на нее. При усилении ребер сборных плит бетонируют швы между плитами с установкой в них арматурных каркасов (6) (рис. 2.6 б). Усиление также осуществляется односторонним наращиванием (рис. 2.6 в) с установкой дополнительной арматуры (7), привариваемой на сварке к существующей через коротыши (8) диаметром 10-40 мм с шагом от 200 до 1000 мм.

Рис. 2.6 Усиление ребер сборных плит: а - замоноличиванием дополнительных каркасов в пустотных каналах; б - бетонированием шва между плитами; в - односторонним наращиванием снизу; 1 - многопустотная панель; 2 - борозда, пробитая в полке вдоль пустотного канала; 3 - дополнительный арматурный каркас; 4 - монолитный бетон; 5 - усиливаемая плита; 6 - усиление в шве; 7 - дополнительная арматура; 8 - коротыши; 9 - арматура ребер плиты

Усиление опор сборных железобетонных плит (рис. 2.7), имеющих недостаточную площадь опирания сборных плит, выполняется путем устройства дополнительных стальных опорных элементов (3).

На промежуточных опорах (рис. 2.7 а) металлические балки элемента усиления (3) выступают в обе стороны от опоры и являются общими для плит смежных пролетов.

Продольные ребра смежных плит опираются на общую траверсу дополнительных опорных элементов (4).

На крайних опорах (рис. 2.7 б) дополнительные опорные элементы выступают в одну сторону и имеют большой вылет. Они притягиваются к плите анкерными болтами (6).

Рис. 2.7 Усиление опор сборных плит: а - усиление на средних опорах; б - усиление на крайних опорах; 1 - существующая плита; 2 - балка; 3 - металлическая балка усиления; 4 - поперечная траверса; 5 - уголки анкера; 6 - болты анкера

Усиление верхней полки железобетонных балок (рис. 2.8), имеющей недостаточную несущую способность, повреждения с обнажением арматуры верхней полки, производится путем наращивания железобетоном (рис. 2.8 а, б) и с помощью стальной обоймы (рис. 2.8 в).

Дополнительная продольная арматура «наращиваний» связывается с су-ществующей продольной арматурой свесов при помощи коротышей или хомутов. Бетонирование производится в опалубке с тщательным уплотнением бетона.

Стальная обойма представляет собой два швеллера (4), охватывающих по бокам свесы верхней полки, прижатые к ним с помощью болтов (5). Пространство между швеллерами над верхней гранью полки тщательно замоноличивается.

Рис. 2.8 Усиление верхней полки железобетонных балок: а - трехстороннее наращивание верхней полки; б - наращивание полки по верху; в - усиление стальными конструкциями; 1 - дополнительный каркас; 2 - бетон на мелком щебне; 3 - каркас набетонки, связанный с верхней арматурой балки; 4 - швеллеры; 5 - стяжные болты; 6 - отверстие для болта в стенке балки

Усиление железобетонных балок (рис. 2.9), имеющих глубокие и значительные повреждения железобетонных конструкций с обнажением арматуры и с утратой ее сцепления с бетоном, производится односторонним наращиванием сечения со стороны растянутой зоны (рис. 2.9 а, в).

Дополнительная продольная арматура (4) связывается с существующей арматурой усиливаемой балки при помощи соединительных элементов (2) или коротышей.

Применяют соединительные элементы (2) диаметром 10-30 мм; коротыши (5) диаметром 10-40 мм с шагом 200-1000 мм.

После проведения сварочных работ производится подготовка поверхности и бетонирование наращиваемого сечения.

Рис. 2.9 Усиление железобетонных балок: а, в - односторонним наращиванием; г, б - детали вариантов приварки арматуры усиления; 1 - усиливаемая балка; 2 - соединительные элементы; 3 - арматура усиливаемой балки; 4 - дополнительная рабочая арматура; 5 - коротыши; 6 - бетон усиления; 7 - скалываемый бетон

Усиление тавровой балки стальными шпренгелями (рис. 2.10) при снижении несущей способности балки вследствие коррозии бетона и арматуры выполняется путем установки на торцах балки анкерного устройства, к которому привариваются расчетным сварным швом затяжки шпренгеля. На балке в уровне затяжки устанавливают прокладки из двух уголков. Напряжение затяжек осуществляют с помощью двух талрепов.

Рис. 2.10 Усиление железобетонных балок стальным шпренгелем: 1 - железобетонная балка; 2 - стальные затяжки шпренгеля; 3 - изолирующая прокладка

Усиление растянутых элементов решетки железобетонных ферм (рис. 2.11), имеющих значительные повреждения растянутых элементов ферм, снижающие их несущую способность, производится предварительно напряженными затяжками (2).

Крепление затяжек в узлах может быть осуществлено приваркой к фасонкам, закрепленным болтами и хомутами (рис. 2.11, узел А), или приваркой к уголкам, притянутым анкерными болтами к поясу фермы (рис. 2.11, узел Б).

При напряжении затяжек (2) гайками концы затяжек с резьбой выполняют из коротышей диаметром, превышающим диаметр затяжек на 4 мм. Соединение коротышей с затяжкой необходимо выполнять с помощью сварки при соблюдении условия равнопрочности стыка основному металлу сечения затяжки. Высота натяжных гаек должна быть не менее 1,5 диаметра резьбы.

Рис. 2.11 Усиление растянутых элементов решетки ферм: 1 - сжатый пояс; 2 - предварительно напряженные затяжки; 3 - элементы анкерных устройств; 4 - болт; 5 - анкерный болт

Усиление железобетонной балки прямоугольного сечения стальными шпренгелями (рис. 2.12) при снижении несущей способности балки вследствие коррозии бетона и арматуры выполняется путем установки на торцах балки (в опорных узлах) анкерных устройств, к которым привариваются расчетным сварным швом затяжки шпренгеля.

Рис. 2.12 Усиление железобетонной балки стальным шпренгелем: 1 - усиливаемый элемент; 2 - стальные уголки; 3 - металлические планки

Предыдущая

Усиление железобетонных конструкций

Общие положения. В практике реконструкции промышленных зданий и сооружений часто возникает Необходимость усиления конструкций и их отдельных элементов. Необходимость усиления основных несущих элементов зданий (фундаментов, колонн, подкрановых балок) может быть вызвана следующими причинами:

• увеличением нагрузок на них в результате замены либо усилением вышерасположенных конструкций (перестройка помещений, надстройка зданий);
• модернизацией технологического оборудования в реконструируемом здании, изменением технологических процессов;
• эксплуатационным износом (потерей несущей способности от воздействия динамических и вибрационных нагрузок, агрессивной воздушной среды и т. п.);
• приобретенными конструктивными дефектами, возникшими в результате неправильной эксплуатации конструкций, разбрызгивания и разлива агрессивных жидкостей;
• случайными повреждениями (выходом из строя отдельных конструктивных элементов при демонтаже, транспортировке и установке технологического оборудования).

Различные сочетания причин необходимости усиления, а также тип и состояние строительных конструкций промышленных предприятий обусловливают, применение различных способов усиления.

Увеличение несущей способности усиливаемых конструкций может осуществляться как без изменения их напряженного состояния или конструктивной схемы (железобетонные или металлические обоймы, железобетонные рубашки, наращивание), так и с изменением напряженного состояния или конструктивной схемы конструкций (преднапряженные распорки, металлические балки, опираемые на сваи, консоли, стойки, подкосы, горизонтальные шпренгельные и комбинированные затяжки).

Усиление конструкций обычно требует значительно меньше затрат, чем замена их новыми, но связано с выполнением сложных строительных процессов. Усиление конструкций производится без остановки производства (эксплуатации цеха) или при кратковременных остановках.

Наиболее часто усиливают железобетонные фундаменты, колонны, балки, ригели и плиты перекрытий. Железобетонные подкрановые балки обычно не усиливают, а заменяют другими. Железобетонные фермы, находящиеся в аварийном состоянии, снимают и заменяют новыми (чаще металлическими) или ремонтируют.

Наиболее сложны работы по усилению фундаментов, балок и ригелей, менее сложны - по усилению колонн и плит перекрытий. Решения по усилению конструкций или их замене должны быть обоснованны проектом (с учетом затрат и потерь при остановке производства).

Усиление конструкций относится к числу сложных, ответственных и опасных работ, поэтому они должны производиться под личным руководством мастера или прораба.

Использование обойм, рубашек и наращивания. Монолитный железобетон часто применяется для усиления железобетонных конструкций путем устройства обойм, рубашек, одностороннего и двустороннего наращивания. Эти методы усиления при сравнительно небольшом расходе металла позволяют значительно увеличить несущую способность усиливаемых конструкций и, кроме того, обеспечить устойчивость к воздействию агрессивной среды и, следовательно, наибольшую надежность в эксплуатации.

Обоймы, рубашки, наращивания состоят из арматуры и тонкого слоя (обычно 30-100 мм, в отдельных случаях до 300 мм) бетона.

Железобетонная обойма состоит обычно из арматуры и тонкого слоя бетона, охватывающего усиливаемый элемент с четырех сторон, и применяется для усиления балок, ригелей и колонн.

Рабочая арматура обойм служит для усиления конструкций в растянутых зонах. Благодаря усадке бетона железобетонные обоймы плотно обжимают усиливаемый элемент и работают с ним совместно.

Прочность сцепления нового бетона со старым зависит от многих факторов: условий укладки бетонной смеси, методов ее уплотнения, тщательности обработки поверхности сопряжения, класса бетона и т. д.

При усилении колонны железобетонной обоймой (рис. 7.1) поверхность усиливаемой колонны сначала очищают и насекают для лучшего сцепления бетонной смеси обоймы с колонной. По периметру колонны устанавливают арматуру и разборно-переставную опалубку из щитов. Затем бетонируют обойму методом инъецирования мелкозернистой бетонной смеси, нагнетая ее в опалубку через инъекционные отверстия в щитах. Уплотняют бетонную смесь наружным вибратором.

Металлические обоймы (рис. 7.2, а) состоят из стоек углового профиля, соединительных планок и опорных подкладок. Применяют их для усиления железобетонных колонн, а также кирпичных простенков и столбов. В местах установки подкладок арматуру колонны обнажают и приваривают к подкладке и стойке обоймы. Эффект усиления колонн достигается после монтажа и сварки соединительных планок. В ряде случаев планки нагревают до 120 °С и затем приваривают к вертикальным уголкам с последующим торкретированием, создавая напряженную металлическую обойму. При этом способе усиления производство не останавливают или сокращают его остановку до минимума.

Иногда производят усиление железобетонной колонны предварительно напряженными распорками (рис. 7.2, б).

Рубашки представляют собой незамкнутые с одной стороны обетонки конструкции и применяются для усиления ригелей, балок перекрытий, колонн и фундаментов. Наращивание (рис. 7.3) представляет собой увеличение сечения усиливаемых конструкций сверху, снизу и с боков слоем монолитного железобетона и применяется для усиления балок, ригелей, колонн, стен и плит перекрытия.

При усилении железобетонных конструкций выполняют ряд технологических процессов: подготовку поверхности усиливаемой конструкции, установку арматуры и опалубки, укладку и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном в период достижения необходимой прочности и разборку опалубки.

Подготовка поверхности усиливаемой конструкции производится для обеспечения надежного сцепления с ней бетона слоя усиления. При этом выполняются следующие операции: снятие поверхности защитного слоя и удаление отслоений бетона; очистка арматуры от поверхностной коррозии; обдувка сжатым воздухом и увлажнение поверхности.

Снятие защитного слоя бетона и удаление его отслоений выполняется при помощи механизированного инструмента (молотков фуговальных электрических ИЭ-4207 и ИЭ-4210, рубильных молотков ИП-4119, ЭП-1027, ЭП-1056 и др.).

Очистку арматуры от ржавчины рекомендуется выполнять способом гидроабразивной обработки, используя при этом оборудование для торкретирования, а в качестве рабочей смеси - кварцевый песок или песчано-гравийную смесь влажностью до 6 %. При гидроабразивной обработке соблюдают соотношение давления сжатого воздуха (на ресивере компрессора) и подаваемой к соплу воды 4: 0,5.

Для очистки арматуры от ржавчины при усилении конструкций в стесненных условиях эффективно применяется малогабаритный пескоструйный аппарат с вакуумным пистолетом, работающим по принципу эжектора.

При небольших объемах работ для очистки арматуры от ржавчины применяют пневматические ручные угловые металлические щетки ИП-2104 (масса щеток 4 кг, давление сжатого воздуха в пневмосистеме 0,6 МПа).

Укладку бетонной смеси при усилении железобетонных конструкций наиболее целесообразно выполнять с применением установок для пневмонабрызга бетона: при толщине слоя усиления до 80 мм торкретированием с использованием цемент-пушки; при толщине слоя усиления массивных конструкций до 250 мм и его общей поверхности не менее 10-15 м2 -бетоном с использованием бетон-шприц-машин.

Особенностью этих установок является подача по шлангам с помощью сжатого воздуха сухой бетонной смеси, которая на выходе из концевого сопла смешивается с водой. Бетонная смесь выбрасывается из сопла со скоростью 50- 70 м/с и образует на поверхности плотный слой. Машины выполняют одновременно четыре процесса - транспортируют бетонную смесь к месту укладки, перемешивают ее с водой, производят набрызг и уплотнение. При применении данных установок полностью исключаются опалубочные работы, существенно сокращаются трудозатраты и сроки производства работ, что особенно важно при реконструкции. Набрызг-бетон имеет повышенную прочность и сцепление, а также обеспечивает повышенные защитные функции и улучшает эксплуатационные качества конструкций по сравнению с обычным бетоном.

Для торкретирования конструкций в стесненных условиях эффективно применение цемент-пушки СБ-117.

Укладку торкретбетона на вертикальные и потолочные поверхности выполняют в два слоя и более. На вертикальные поверхности первый слой следует укладывают толщиной 10 1!) мм при водоцементном отношении (В/Ц) 0,6- (Uvl с расстояния 0,5-0,6 м, второй - при В/Ц 0,4-0,43 с расстояния 0,7-0,8 м. На потолочную поверхность первый слой укладывают толщиной 5-40 мм при В/Ц 0,5-0,53 с расстояния 0,4 0,5 м, а второй - при В/Ц 0,4-0,43 с расстояния 0,5 0,0 м. Укладку торкретбетона на горизонтальную поверерхность выполняют в один слой проектной толщины при В/Ц 0,4-0,5 с расстояния 0,7-0,8 м.

Для нанесения набрызг-бетона применяют установки СБ-67 и СБ-68. Толщина наносимого слоя набрызг-бетона данными установками за один раз составляет 50-70 мм, расстояние между соплом и бетонируемой поверхностью 1 - 1,2 м.

Для выполнения набрызг-бетонных работ бетон-шприц-машины и цемент-пушки комплектуются передвижным компрессором с рабочим давлением 0,9 и 0,6 МПа (для СБ-117), цистерной для воды, передвижными подмостями или автогидроподъемниками для работы на высоте. Сухие бетонные смеси поставляются централизованно: при объемах работ до 2,5 м 3 - в мешках, при больших объемах работ - в специализированных контейнерах.

Несущие конструкции покрытий как стропильных, так и подстропильных балок и ферм можно усилить установкой предварительно напряженного шпренгеля из швеллера и уголка или с помощью предварительно напряженной затяжки. Элементы железобетонной фермы можно усилить с помощью стальных обойм. Для усиления конструкций покрытия используют мостовой кран, временно оборудованный передвижной площадкой-опорой (рис. 7.4).

Ее устанавливают на рельсы тележки крана и оснащают домкратами, которые разгружают узлы ферм в местах, где необходимо усиление. Перемещение площадки-опоры по мостовому крану, а крана вдоль пролета обеспечивает хороший доступ к конструкциям покрытия по всему цеху. Это создает возможность удобного и безопасного выполнения работ, связанных с усилением отдельных элементов фермы и установкой предварительной напряженной затяжки по ее нижнему поясу.

Усиление железобетонных ферм, находящихся в аварийном состоянии, может быть выполнено путем их разгрузки и передачи усилий на дополнительные стальные фермы, устанавливаемые с двух сторон у аварийной.

Этот метод достаточно надежен, однако требует довольно сложных и трудоемких подготовительных работ. Поданные на кровлю монтажные балки при помощи ручных рычажных лебедок доставляют к месту установки, перемещая их по настилу из досок. Для подъема балок и их установки на шпальные клетки используют оборудованные ручными талями треноги, которые размещают на этих клетках. Установленные монтажные балки крепят к шпалам костылями и раскрепляют расчалками.

Перед установкой разгрузочных ферм монтируют элементы усиления колонн с опорными столиками для разгрузочных ферм. Последние поднимают поочередно двумя ручными рычажными лебедками. Затем элементы усиления раскрепляют и монтируют распорки и связи, располагаемые между ними.

Передачу нагрузки от плит покрытия на установленные фермы осуществляют путем равномерного подклинивания, ликвидирующего зазоры между опорными стойками установленных ферм и продольными ребрами плит покрытия. Подклинивание ведут одновременно по обеим фермам от середины к краям. Далее образуют зазоры между плитами покрытия и аварийной фермой.

После завершения процесса усиления монтажные балки, лебедки и блоки демонтируют и затем восстанавливают нарушенные участки кровли.

Последние материалы

• Основные закономерности татического деформирования грунтов

  За последние 15...20 лет в результате многочисленных экспериментальных исследований с применением рассмотренных выше схем испытаний получены обширные данные о поведении грунтов при сложном напряженном состоянии. Поскольку в настоящее время в…

• Упругопластическое деформирование среды и поверхности нагружения

  Деформации упругопластических материалов, в том числе и грунтов, состоят из упругих (обратимых) и остаточных (пластических). Для составления наиболее общих представлений о поведении грунтов при произвольном нагружении необходимо изучить отдельно закономерности…

• Описание схем и результатов испытаний грунтов с использованием инвариантов напряженного и деформированного состояний

  При исследовании грунтов, как и конструкционных материалов, в теории пластичности принято различать нагружение и разгрузку. Нагружением называют процесс, при котором происходит нарастание пластических (остаточных) деформаций, а процесс, сопровождающийся изменением (уменьшением)…

• Инварианты напряженного и деформированного состояний грунтовой среды

  Применение инвариантов напряженного и деформированного состояний в механике грунтов началось с появления и развития исследований грунтов в приборах, позволяющих осуществлять двух- и трехосное деформирование образцов в условиях сложного напряженного состояния…

• О коэффициентах устойчивости и сопоставление с результатами опытов

  Так как во всех рассмотренных в этой главе задачах грунт считается находящимся в предельном напряженном состоянии, то все результаты расчетов соответствуют случаю, когда коэффициент запаса устойчивости к3 = 1. Для…

• Давление грунта на сооружения

  Особенно эффективны методы теории предельного равновесия в задачах определения давления грунта на сооружения, в частности подпорные стенки. При этом обычно принимается заданной нагрузка на поверхности грунта, например, нормальное давление р(х), и…

• Несущая способность оснований

  Наиболее типичной задачей о предельном равновесии грунтовой среды является определение несущей способности основания под действием нормальной или наклонной нагрузок. Например, в случае вертикальных нагрузок на основании задача сводится к тому…

• Процесс отрыва сооружений от оснований

  Задача оценки условий отрыва и определения требуемого для этого усилия возникает при подъеме судов, расчете держащей силы «мертвых» якорей, снятии с грунта морских гравитационных буровых опор при их перестановке, а…

• Решения плоской и пространственной задач консолидации и их приложения

  Решений плоской и тем более пространственных задач консолидации в виде простейших зависимостей, таблиц или графиков очень ограниченное число. Имеются решения для случая приложения к поверхности двухфазного грунта сосредоточенной силы (В…

— это давно уже не просто блажь, а действенный способ увеличить время эксплуатации отдельных элементов и всего жилища в целом. В данной статье будут описаны методы подобного усиления, также рассмотрены все их тонкости и способы реализации главных методов.

Усиление железобетонных колонн стальными обоймами.

Для чего требуется усиление конструкций?

Операции, направленные на усиление , необходимы для улучшения их несущих характеристик, времени функционирования, а также дают возможность проводить реставрационные работы различных элементов после долгого износа либо утери каких-либо характеристик под влиянием отдельных факторов.

Работы по усилению железобетонных конструкций

Данные операции подразумевают большой перечень функций и мероприятий, которые необходимы для обеспечения разных эффектов.

• Увеличение поперечного сечения разных видов компонентов железобетонных конструкций. Выполняется благодаря технологиям бетонирования слоями с применением каркаса для армирования, выбросу бетонного раствора под большим давлением из специального оборудования, в опалубки.
• Укрепление несущих деталей посредством установки новых элементов. Достигается за счет правильного распределения давления и понижения влияния на укрепляемую деталь посредством установки в строение дополнительных элементов.
• Освобождение и точное распределение воздействия посредством переноса на другие детали строения. Достигается за счет добавления новых консолей либо модификации старых элементов, а также за счет подмены тяжелых деталей на компоненты с меньшим весом.
• Увеличение технических свойств железобетонных изделий посредством установки внешних каркасов для армирования. Выполняется посредством установки армирования, анкеров, швеллеров, бетонных пластов, листов из стали, преднапряженных деталей.
• Установка , специальных подошв и упоров под землей. В данной ситуации применяется бурение отверстий при помощи алмазных сверл. Отверстия выполняются в необходимых местах и наполняются бетонной смесью. Таким образом, повышается устойчивость подземных элементов строения.

Общие сведения

Такие участники нуждаются в капитальном ремонте, а именно в усиление железобетонных конструкций.

Необходимо помнить, что речь идет о важных и ответственных строительных операциях, для которых важно наличие определенных навыков проектирования и обладание довольно высокой квалификацией для верного расчета всего процесса. В перечень данных мероприятий по укреплению железобетонной конструкции могут добавлять некоторые операции. К ним относятся ликвидация неисправностей и брака с помощью инъектирования либо склеивания отдельных элементов. В общем, все, что необходимо для реконструкции целостности строения.

Операции, связанные с усилением железобетонного изделия причисляют к процессам повышенной сложности, поэтому их принято считать более серьезными, нежели простые монтажные работы. Это объясняется тем, что при восстановлении плит либо перекрытий человек не имеет возможности учесть все нюансы работы, ведь исходное положение не совсем ясно и точно. Тем более, процесс напрямую связан со старыми строениями и потребитель не знает положения внутренних элементов, перекрытий, арматурного каркаса, реального распределения давления и многих других необходимых нюансов.

Более того, подобная операция весьма опасна и нуждается в четком следовании инструкциям техники безопасности и большого количества страховочных мероприятий. Необходимо учесть специфические условия монтажа, во время которых функционировать необходимо в ограниченном пространстве, без возможности остановить работу, со стесненным доступом инструментов и многими другими обязательными сложностями. Все это указывает на некоторые ограничения и обязывает особенно тщательно подбирать работников для строительства.

Важно знать, что зачастую многие процессы требуют быстрого выполнения и не допускают отсрочек. Все это также делает работу весьма непростой и обязывает четко и тщательно планировать технологии, методики и график строительства. Беря во внимание все указанные трудности и тонкости, немудрено, что такие процессы регулируются специальными госслужбами и высококвалифицированными специалистами. Созданные проекты требуется согласовывать во многих инстанциях, и что немаловажно, они должны быть максимально правильно оформлены.

Показания к применению работ по усилению перекрытий

Перечень мероприятий по повышению свойств железобетонных перекрытий происходит лишь тогда, когда имеется необходимость для этого. Просто так либо для профилактики такие комплексы мер не выполняют. Далее рассмотрим причины, по которым железобетонная конструкция может нуждаться в усилении:

• Износ изделия и ухудшение показателей прочности ввиду износа материалов, под влиянием коррозии, под воздействием внешних химических раздражителей, влияния которых не удается избежать.
• Увеличение количества этажей в строении, из-за чего происходит увеличение давления на цоколь, перекрытия и другие составляющие здания, что может стать причиной деформации либо прочих нерекомендуемых изменений.
• Изменение планировки сооружения, вплоть до изменения конструкции несущих элементов, что сказывается на перераспределении давления на конструкцию здания.
• Движения почвы, которые могут стать причиной деформации фундамента, а также увеличения нагрузки на стены, опоры, несущие элементы сооружения.
• Перестройка сооружения либо изменение его функций, что повлечет возникновение новых способов быстрого разрушения, например – вибрация, большое количество точечных нагрузок, воздействие высоких температур.
• Деформация либо износ отдельных элементов и составляющих здания в результате аварии, техногенного, стихийного либо военного воздействия.
• Ликвидация совершенных просчетов во время составления проекта либо при монтажных операциях по возведению сооружения.

Стоит помнить, что в данном списке указаны лишь главные проблемы, по причине которых возможно принятие постановления о том, что ту или иную железобетонную конструкцию необходимо усилить.

Дабы к железобетонным конструкциям применили некие работы по укреплению, необходимо принятие соответствующего решения. Для вынесения такого постановления может потребоваться обследование, в котором железобетонные плиты исследуют. С помощью данного исследования появляется возможность выяснить все свойства компонентов, которые необходимо усилить, а также узнать предельные возможности крепости и наносимые нагрузки на все элементы.

По результат исследования выполняются расчеты, и создается проект, в котором, прописаны все элементы, которые подлежат усилению. Также там прописывается вся необходимая техническая информация и финансовые траты на данные работы. Расчет укрепления перекрытий, плит и других железобетонных элементов – это серьезная и непростая операция. Обычно данную работу поручают специальным проектным компаниям.

Усиление железобетонных балок намного сложнее, чем металлических, вследствие того, что железобетон – композиционный материал, где арматура работает совместно с бетоном. Зачастую у эксплуатирующей организации отсутствует проектная документация, поэтому положение рабочей арматуры приходится определять дополнительно.

Можно выделить два основных способа усиления или восстановления несущей способности железобетонных балочных конструкций:

усиление без изменения первоначальной конструктивной схемы;


усиление с ее изменением.

Первый способ заключается в увеличении поперечного сечения усиливаемого элемента, что достигается установкой хомутов или устройством специальных рубашек, обойм, накладок, наращиваний с добавлением арматуры, расширением опор. Это приводит к уменьшению пролета, а, следовательно, к изменению расчетной схемы. Но также связано с повышением веса конструкции.

Второй способ состоит в установке дополнительных горизонтальных или шпренгельных затяжек с предварительным натяжением либо комбинированных затяжек, что изменяет расчетную схему конструкции, но лишь незначительно увеличивает ее вес.

В создании предварительного напряжения по нижнему поясу балок при усилении особенно нуждаются монолитные конструкции, не заводского изготовления. Сборные железобетонные элементы и монолитные (т.е. изготовленные непосредственно на строительной площадке) нельзя приравнивать по несущей способности, поскольку у сборных конструкций предварительное напряжение по нижнему (растянутому) поясу создается в нормальных заводских условиях с гарантией качества. В условиях строительной площадки эта операция не может быть выполнена вообще.

По качеству адгезии бетона с арматурой, по надежности и долговечности – между монолитными и сборными железобетонными конструкциями также нельзя поставить знак равенства. Твердение монолитных конструкций на строительной площадке, как правило, происходит с нарушением технологических требований, а разопалубливание проводится до достижения бетоном необходимой прочности.

В то же время в заводских условиях, при автоклавном пропаривании в процессе связывания железобетона участвуют все компоненты бетонной смеси.

Используемые при этом элементы конструктивно просты, изготавливаются из арматуры или фасонного проката вне реконструируемого объекта, устанавливаются с минимальными трудовыми затратами, сразу же включаются в работу после установки и натяжения или увеличения сечения без применения других приспособлений. Они в 2-2,5 раза повышают первоначальную несущую способность изгибаемых элементов, не нарушают интерьеров помещений, могут быть скрыты подвесным потолком и т. п., занимают мало места и незначительно увеличивают сечение или высоту конструкций.

Способы усиления железобетонных балок

а, в - обетонированием; б - хомутами; г, д. е, ж - заделкой и сопряжением на опорах

Для обеспечения совместной работы бетона усиливаемой конструкции с бетоном усиления необходимо как при проектировании, так и при производстве работ уделять внимание мероприятиям, способствующим повышению сцепления старого бетона с новым. В частности, гладкие контактные поверхности рекомендуется подвергать пескоструйной обработке, насечке или обработке металлическими щетками. Непосредственно перед укладкой нового бетона поверхность старого должна быть промыта струей воды под давлением. При этом лишняя вода в виде лужиц должна быть удалена, так как излишнее увлажнение отрицательно влияет на сцепление. При устройстве железобетонных обойм колонн поверхность существующего бетона промывается струей воды под давлением.

	Устройство железобетонной обоймы Установка металлических уголков
Усиление монолитной балки железобетонной обоймой 1 — усиливаемая балка; 2 — обойма; 3 — плита; 4 — отверстия в плите для пропуска хомутов и подачи бетона; 5 — монтажная арматура обоймы; 6 — наклонные стержни обоймы; 7 — рабочая арматура обоймы; 8 — хомуты обоймы
	Установка дополнительной арматуры на полимеррастворе Установка внешней листовой арматуры на полимеррастворе
Усиление монолитной балки железобетонной рубашкой 1 — усиливаемая балка; 2 — рубашка; 3 — рабочая арматура рубашки; 4 — монтажная арматура рубашки; 5 — хомуты; 6 — насечка; 7 — стяжка

Рубашки чаще применяются при усилении монолитных балок ребристых перекрытий. Особое внимание рекомендуется уделять анкеровке поперечной арматуры по концам поперечного сечения рубашек. При усилении колонн хомуты должны привариваться к арматуре усиливаемой колонны, в случае каких-либо затруднений рубашка колонны должна рассчитываться на восприятие всей нагрузки. При усилении монолитных балок ребристых перекрытий хомуты выводятся через плиту через просверленные отверстия и заанкериваются с помощью продольных арматурных стержней.

Усиление наращиванием заключается в том, что усиливаемая конструкция увеличивается по высоте или ширине (снизу, с боков или сверху усиливаемого элемента).

	Наращивание балок снизу при значительном увеличении их несущей способности
	Наращивание балок снизу при незначительном увеличении их несущей способности
Усиление балок односторонним наращиванием 1 — усиливаемая балка; 2 — наращивание посредством коротышей; 3 — наращивание посредством соединительных элементов; 4 — арматура усиливаемой балки; 5 — дополнительная рабочая арматура; 6 — коротыши; 7 — соединительные элементы на сварке

Характерной особенностью этого способа является восприятие касательных напряжений, действующих в плоскости контакта старого бетона с новым, специальной дополнительной арматурой, привариваемой к арматуре усиливаемой конструкции, предварительно обнажаемой скалыванием защитного слоя в местах приварки.

Наращивание применяется для усиления любых железобетонных конструкций (как монолитных, так и сборных). Усиление верхних полок сборных балок покрытий выполняется в случае замены плит покрытий. При наращивании не рекомендуется применение арматурных стержней диаметром менее 10 мм. При скалывании защитного стоя, расположенного в сжатой зоне, следует учитывать временное снижение несущей способности.

В ряде случаев для увеличения несущей способности усиливаемых элементов наращиванием достаточно лишь увеличить количество основной продольной арматуры, для чего рекомендуется сколоть защитный слой не менее чем на 0,5 диаметра арматуры и посредством параллельной приварки через коротыши из арматуры диаметром от 10 до 40 мм и длиной от 50 до 200 мм соединить дополнительную арматуру с существующей.

В растянутой зоне усиливаемых элементов коротыши размещаются на расстоянии 200…1000 мм, в сжатой зоне — на расстоянии не более 500 мм и не более 20 диаметров продольной арматуры усиления. После проведения сварочных работ, взамен сколотого защитного слоя наносится новый — в виде цементной штукатурки или торкретированием. В этих случаях сечение усиливаемого элемента увеличивается незначительно, в пределах от 20 до 80 мм.

	Подведение разгружающих стоек
	Подведение разгружающих портальных рам
	Устройство железобетонной обоймы
Усиление дополнительной жесткой опорой а — подведенной металлической стойкой: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — отдельный фундамент под дополнительную опору; 3 — металлическая стойка; 4 — элементы крепления; б — подведенным металлическим порталом: 1 — усиливаемая конструкция; 2 — подведенный металлический портал; 3 — охватывающий металлический хомут; 4 — прокладки; в — металлическими подкосами: 1 — усиливаемый ригель; 2 — металлические подкосы; 3 — затяжка на уровне пола; 4 — клиновидные прокладки; 5 — опорный уголок; 6 — фиксирующие болты

При разрывах арматурных стержней в изгибаемых элементах рекомендуется восстанавливать их приваркой напряженных накладок. Предварительно следует подпереть усиливаемую конструкцию временными подпорками, сколоть защитный слой на необходимой длине, приварить стержни усиления (накладки) одним концом, нагреть током, например от сварочного трансформатора, приварить второй конец в нагретом состоянии, восстановить нарушенный защитный слой пластичным бетоном на мелком заполнителе.

Допускается приварка дополнительной арматуры из сталей классов A-I, A-II, A-III к существующей арматуре тех же классов. При арматуре из высокоуглеродистых сталей классов A-IV и выше, а также из канатов и прядей сварка не допускается.

В случаях, когда условия технологического процесса позволяют стеснение габаритов производственных помещений, одним из простых способов усиления изгибаемых элементов (балок, ригелей, рам, ферм и т.п.) является установка дополнительных жестких опор.

Усиление ригеля дополнительной жесткой опорой а — опирающимися на нижележащее перекрытие: 1 — усиливаемый ригель; 2 — подкладка; 3 — коротыши из круглых арматурных стержней; 4 — двухсторонняя распорка, привариваемая после распора полураскосов; 5 — металлический оголовник; 6 — полураскос; 7 — затяжка на уровне пола; 8 — домкрат; 9 — сварные швы; б — опирающимися на обоймы колонны: 1 — усиливаемый ригель; 2 — обойма; 3 — подкосы; 4 — затяжка; 5 — натяжная муфта; 6 — металлический оголовник; 7 — планки; 8 — прокладки

Поскольку при выполнении жестких опор на самостоятельных фундаментах полностью избежать осадки опоры весьма затруднительно, то во всех случаях желательно устанавливать их на существующие фундаменты, если даже при этом необходимо их усилить. В этих случаях жесткие дополнительные опоры выполняют в виде порталов или подкосов.

Элементы дополнительных жестких опор могут быть железобетонными и металлическими. Их рекомендуется изготавливать заранее.

При выполнении жестких опор в виде подведенных стоек, имеющих самостоятельные фундаменты, рекомендуется обращать особое внимание на уменьшение осадки этих фундаментов, для чего необходимо осуществлять предварительное обжатие грунта под подошвой. Одним из способов предварительного обжатия грунта является загружение фундамента нагрузкой, не меньшей расчетной, до возведения стойки. Для уменьшения давления на грунт под подошвой нового фундамента рекомендуется устраивать распределительную песчано-гравийную подушку.

При усилении ригеля рамы дополнительными жесткими опорами в виде металлических подкосов накладные металлические детали в нижних углах должны быть закреплены. После подведения подкосов для плотного прилегания сопрягаемых конструкций, обеспечивающих эффективность усиления, необходимо в верхнем узле произвести расклинку клиновидными прокладками. Возможно устройство подкосов с опиранием на металлические обоймы колонн.

	Установка горизонтальных затяжек из арматурной стали
	Установка дополнительной термонапряженной арматуры

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде металлических или железобетонных подкосов подъем усиливаемого ригеля может производиться, например, горизонтально расположенным домкратом. Для облегчения перемещения распираемых полураскосов необходимо в зазор между усиливаемым ригелем и полураскосами закладывать металлические подкладки и коротыши из круглой арматурной стали. После подъема усиливаемой конструкции на необходимую величину с обеих сторон полураскосов приваривают распорки из профильного металла, например из швеллеров, а домкрат снимают. При усилении полураскосами, во избежание перегрузки колонн внизу, полураскосы необходимо связать понизу специальной металлической затяжкой.

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде подкоской системы, устанавливаемой на одной колонне, подъем усиливаемой конструкции производится натяжением металлической затяжки посредством натяжной муфты. Для установки подкосной системы в нижней части колонны необходимо предварительно устроить обойму. После установки и стягивания подкосов они в нижней части закрепляются приваркой металлических планок к подкосам. Усиление жесткими дополнительными опорами этого типа в меньшей мере стесняет габариты производственных помещений.

При усилении ригеля рамы дополнительными жесткими опорами в виде металлических подкосов накладные металлические детали в нижних углах должны быть закреплены. После подведения подкосов для плотного прилегания сопрягаемых конструкций, обеспечивающих эффективность усиления, необходимо в верхнем узле произвести расклинку клиновидными прокладками. Возможно устройство подкосов с опиранием на металлические обоймы колонн.

В случаях, когда усиливаемая конструкция не может быть предварительно разгружена, установка дополнительных жестких опор должна в обязательном порядке сопровождаться предварительным поднятием усиливаемой конструкции. Подъем усиливаемой конструкции может быть произведен различными способами и зависит как от конструкции дополнительных опор, так и от конструкции усиливаемых элементов.

	Подведение разгружающих балок на консолях
	Подведение разгружающих балок на хомутах
Усиление дополнительной упругой опорой (металлической балкой) а — на подвесках — стяжных болтах: 1 — усиливаемая балка; 2 — усиливающая балка; 3 — стяжной болт; 4 — опорный уголок; 5 — прокладка; б — на кронштейнах; 1 — усиливаемая балка; 2 — усиливающая балка; 3 — металлическая обойма колонны; 4 — кронштейны; 5 — клиновидные прокладки

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде металлических или железобетонных подкосов подъем усиливаемого ригеля может производиться, например, горизонтально расположенным домкратом. Для облегчения перемещения распираемых полураскосов необходимо в зазор между усиливаемым ригелем и полураскосами закладывать металлические подкладки и коротыши из круглой арматурной стали. После подъема усиливаемой конструкции на необходимую величину с обеих сторон полураскосов приваривают распорки из профильного металла, например из швеллеров, а домкрат снимают. При усилении полураскосами, во избежание перегрузки колонн внизу, полураскосы необходимо связать понизу специальной металлической затяжкой.

При усилении ригелей дополнительными жесткими опорами в виде подкоской системы, устанавливаемой на одной колонне, подъем усиливаемой конструкции производится натяжением металлической затяжки посредством натяжной муфты. Для установки подкосной системы в нижней части колонны необходимо предварительно устроить обойму. После установки и стягивания подкосов они в нижней части закрепляются приваркой металлических планок к подкосам. Усиление жесткими дополнительными опорами этого типа в меньшей мере стесняет габариты производственных помещений.

	Подвеска к разгружающим балкам
	Установка горизонтальных затяжек из уголков
Усиление изгибаемых элементов дополнительными упругими опорами а — металлическими балками на подвесках; б — металлическими треугольными фермами; 1 — разгружаемый элемент; 2 — разгружающая конструкция; 3 — подвеска; 4 — опора разгружающей конструкции; 5 — фиксирующий болт; 6 — прокладка; 7 — отверстия, заполняемые бетоном после усиления

Для усиления изгибаемых элементов применяются также дополнительные упругие опоры, создаваемые обычно с помощью металлических ферм и балок, устанавливаемых под усиливаемым элементом на общие с ними или самостоятельные опоры и воспринимающие нагрузку через прокладки, расположенные в пролете между усиливающим и усиливаемым элементом.

Включение конструкций дополнительных упругих опор в работу может осуществляться подтягиванием в процессе монтажа опорных концов упругих опор к усиливаемому элементу или с помощью расклинивающих прокладок. Вместо расклинивающих прокладок могут устанавливаться распорные болты.

При усилении изгибаемых элементов многоэтажных зданий упругие дополнительные опоры могут быть созданы металлическими тяжами. Реактивная разгружающая сила создается предварительным напряжением тяжей вначале посредством натяжных гаек, а окончательно — натяжными муфтами. Нагрузка от тяжей воспринимается рамой верхнего яруса, к стойкам которой они крепятся.

Для усиления в основном сборных балок покрытия больших пролетов и ферм под нагрузкой могут быть рекомендованы предварительно напряженные шарнирно-стержневые цепи. Применение шарнирно-стержневых цепей позволяет создать противоположную по знаку нагрузку в виде ряда сосредоточенных грузов, расположение и величины которых намечаются заранее в зависимости от очертаний цепей. Эффект усиления (создание реактивных сил заданных величин) достигается натяжением статически определимой цепи.

Установка разгружающих кронштейнов	Установка комбинированных затяжек из арматурной стали
Установка затяжек из швеллера	Устройство железобетонной рубашки
Устройство железобетонного наращивания	Установка стяжных хомутов у опор
Установка стягиваемых поперечных стержней у опор	Установка наклонных стержней у опор

Основными элементами при усилении этим способом являются: собственно шарнирно-стержневая цепь, состоящая из двух одинаковых ветвей по обе стороны усиливаемой балки (уголки с подрезанными вертикальными полками в местах перегиба, арматурные стержни до 30…36 мм диаметром или канаты); анкерные устройства в виде сварных накладок из листового металла в верхней зоне балок над опорами; подвески, обычно из круглой стали, или стойки из профильного металла в местах перегиба ветвей цепи. Арматурные стержни принимаются из стали классов A-I, A-II, A-III, металлические конструкции — из сталей ВСт3сп, ВСт3пс, ВСт3кп. Сварные соединения необходимо выполнять с особой тщательностью.

	Установка шпренгельных затяжек из уголков
	Установка шпренгельных затяжек из арматурной стали
Усиление изгибаемых элементов предварительно напряженной шарнирно-стержневой цепью: а — усиление балки монолитного ребристого перекрытия; б — усиление сборной балки покрытия; 1 — усиливаемый элемент; 2 — шарнирно-стержневая цепь; 3 — стойка; 4 — центральная стойка; 5 — металлическая обойма анкерного устройства

Все элементы цепи рекомендуется изготавливать заранее в соответствии с размерами усиливаемой балки, тщательно проверенными в натурных условиях. Элементы цепи следует устанавливать в определенной последовательности. К закрепленным на балке анкерным устройствам подвешивают обе ветви цепи с заранее прикрепленными подвесками, имеющими на концах винтовую нарезку, и соединительными планками. Если кроме подвесок требуются и стойки, то их устанавливают, оставляя свободным место для центральной подвески (стойки).

При закручивании гаек все соединительные планки подвесок плотно притягиваются к усиливаемой балке, а цепь получает некоторое натяжение, вследствие которого происходит обжатие анкерных устройств и обмятие всех промежуточных узлов, что приводит к устранению или уменьшению потерь напряжений в дальнейшем. Затем натяжение ослабляется и узлы устанавливаются в проектное положение в соответствии с цепной линией. При креплении ветвей цепи к анкерным устройствам на болтах имеется возможность регулировать длину цепи, что позволяет установить цепь в проектное положение с большей точностью.

При проектировании очертания цепи рекомендуется принимать его таким, чтобы тангенсы углов наклона отдельных звеньев, начиная от середины, относились между собой как 1:3:5 и т.д. Соблюдение этого условия приводит к тому, что усилия (реактивные силы) во всех подвесках и стойках будут примерно одинаковой величины, и основное натяжение можно производить в месте расположения центральной подвески или стойки. Величина усилия предварительно определяется теоретически.

Для основного натяжения ветвей цепи в месте расположения центральной подвески или стойки применяются различные способы. В случаях, когда цепь располагается выше низа усиливаемой балки, т.е. требуется установка подвески, натяжение можно осуществлять посредством закручивания гаек динамометрическим ключом с помощью домкрата с манометром, упирающегося в низ балки, и другими способами. Показания манометра позволяют достаточно точно определять величину разгружающей нагрузки. Независимо от расположения цепи относительно усиливаемой балки можно осуществить натяжение ее ветвей оттарированным грузом с последующей фиксацией узла подвеской или стойкой. При натяжении этим способом также обеспечивается достаточный контроль.

Для усиления изгибаемых элементов многопролетных зданий или конструкций (сборных балок покрытия, второстепенных балок монолитных ребристых перекрытий и т.п.) в приопорных зонах могут применяться двухконсольные предварительно напряженные разгружающие кронштейны, устанавливаемые на промежуточных опорах.

При усилении сборных балок покрытия обе ветви кронштейнов представляют собой треугольные фермы. Нижний пояс выполняется из одного уголка, а верхний пояс и решетка могут быть выполнены как из одинарных уголков, так и из круглых арматурных стержней.

Усиление сборной балки покрытия а — шарнирно-стержневой цепью: 1 — усиливаемая балка; 2 — шарнирно-стрежневая цепь; 3 — анкерное устройство; 4 — натяжной болт; 5 — опорная подкладка; 6 — соединительный опорный швеллер; 7 — ребро жесткости;	г — подпружными системами: I — крайних пролетов — шпренгелем; II — средних пролетов — разгружающими кронштейнами; 1 — усиливаемая балка; 2 — опора; 3 — шпренгель; 4 — упоры; 5 — уголок; 6 — соединительная стяжка;
б — предварительно напряженными разгружающими кронштейнами: 1 — усиливаемая балка; 2 — уголки нижнего пояса кронштейна; 3 — тяжи кронштейна; 4 — колонна; 5 — натяжные болты; 6 — связи по нижнему поясу; 7 — оголовник; 8 — плиты покрытия; 9 — распределительная прокладка; 10 — опорный лист; в — выносными опорами: 1 — усиливаемая балка; 2 — опора; 3 — двухконсольные металлические балки; 4 — столик выносной опоры; 5 — соединительный стержень;	д — шпренгелем: 1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгель; 3 — анкерное устройство; 4 — опорный швеллер; 5 — подкладка с шаровым гнездом; 6 — опорный лист; 7 — прокладка из круглых стержней; 8 — квадратная подкладка; 9 — гайка, вваренная в опорный лист; 10 — натяжной винт; 11 — пакет металлических прокладок

Высота кронштейнов принимается равной высоте надопорной части усиливаемых балок. Длины консольных частей кронштейнов рекомендуется принимать равными 1/4 — 1/6 пролета усиливаемых балок. При небольшой длине консольных частей можно вообще отказаться от внутренних элементов решетки.

Частями кронштейна являются ветви кронштейнов, опорные элементы (опорный лист или седлообразные накладки), соединительные элементы в виде отрезков уголков или круглых стержней, упорные устройства, прикрепляемые под низом усиливаемой балки к концам ветвей кронштейна. Эти устройства служат для создания опор усиливаемых балок и могут иметь различную конструкцию в зависимости от способа натяжения кронштейна.

Конструкция упорного устройства зависит от способа натяжения. При натяжении болтами она представляет собой жесткий элемент, пропускаемый под низом усиливаемой балки и закрепляемый на болтах к ветвям кронштейна. Контроль натяжения осуществляется по прогибу концов кронштейна. При натяжении подвеской оттарированного груза жесткий элемент упорного устройства приваривается к ветвям кронштейна, для чего в нем предусматриваются отверстия или привариваются петли. После натяжения в зазор между низом балки и пластиной упорного устройства плотно укладываются фиксирующие прокладки, а грузы снимаются. Потери напряжения устраняются подвеской груза на 10…15 % большего, чем требуемая разгружающая нагрузка. После натяжения домкратами, устанавливаемыми между упорами, подвешенными на концах кронштейна, и низом балки, также укладывают фиксирующие прокладки. Контроль натяжения осуществляют по манометру домкрата. Поскольку эта система является статически определимой, свободно вращающейся на средней опоре, то можно производить натяжение только одного конца кронштейна. Усилие на другом конце в этом случае будет также известно.

Разгружающие кронштейны могут выполняться также в виде сплошных балок из прокатного металла.

В случаях, если усиление вызвано нарушением анкеровки продольной рабочей арматуры, вынос опоры или кронштейна от опорного листа балки должен быть не менее 40 диаметров при стержневой арматуре периодического профиля и не менее 80 диаметров при арматуре из высокопрочной проволоки.

При усилении балок покрытия многопролетных зданий рекомендуется применять одновременно различные конструктивные решения для крайних и средних пролетов. Для крайних пролетов можно применить предварительно напряженный шпренгель, для средних — предварительно напряженные разгружающие кронштейны.

Способы создания предварительного напряжения в затяжках железобетонных конструкций
Установка на упоры нагретой затяжки	Приварка к оголенной арматуре нагретой затяжки
Установка гидродомкратов между конструкцией и затяжкой	Установка гидродомкратов под затяжкой
Стягивание муфт	Стягивание болтов
Затяжка гаек	Подклинивание пластинами
Стягивание хомутов	Натяжение болтами

Для монолитных и сборных изгибаемых элементов в случаях необходимости проведения работ в минимальные сроки без снятия временной нагрузки может быть рекомендован способ усиления посредством установки дополнительной предварительно напряженной арматуры.

Добавочная арматура может быть как горизонтальной, так и шпренгельной. Возможна также установка горизонтальной и шпренгельной арматуры одновременно. В результате установки дополнительной арматуры с предварительным ее напряжением меняется напряженно деформированное состояние усиливаемых балок. Предварительное напряжение включает дополнительную арматуру в совместную работу с усиливаемой балкой, которая может рассматриваться как изгибаемая конструкция с увеличенной площадью арматуры, дополнительная часть которой не имеет сцепления с бетоном, и с изменяющейся рабочей высотой.

Усиление второстепенных балок предварительно напряженными разгружающими кронштейнами 1 — усиливаемая балка; 2 — уголки нижнего пояса кронштейна; 3 — тяжи кронштейна; 4 — соединительные планки; 5 — прокладка, устанавливаемая после напряжения кронштейна; 6 — подвески; 7 — стык тяжей; 8 — подкладка; 9 — опорные накладки; 10 — отверстия, заделываемые асфальтом; 11 — набетонка	1 — усиливаемая балка; 2 — арматура балки; 3 — дополнительная предварительно напряженная арматура; 4 — коротыш

Способ усиления установкой дополнительной предварительно напряженной арматуры имеет несколько разновидностей, которые отличаются друг от друга анкеровкой дополнительной арматуры и способом ее натяжения.

Натяжение дополнительной арматуры может производиться механическим, электротермическим или электротермомеханическим способами.

При механическом способе натяжение напрягаемой арматуры производится с помощью домкратов, динамометрических ключей, натяжных болтов, стяжных хомутов, притягивающих тяжи друг к другу, а также специальных усиливающих устройств шпренгельного или рычажного типа.

Одним из способов закрепления дополнительной арматуры в случаях, когда анкерные устройства нельзя разместить на торцах балки, является их приварка к существующей арматуре. В этих случаях скалывают защитный слой на небольших участках в приопорных зонах, т.е. там, где напряжения в арматуре усиливаемой балки незначительны. К обнаженной рабочей арматуре необходимо приварить коротыши, диаметр которых несколько больше толщины защитного слоя, при этом не следует нарушать стержни поперечного армирования или хомуты. К коротышам приваривают арматурные стержни усиления. Натяжение в данном случае производят термическим способом.

Усиление балки дополнительной предварительно напряженной арматурой а — горизонтальными затяжками: 1 — усиливаемая балка; 2 — горизонтальные затяжки; 3 — уголок анкера; 4 — вертикальные стержни анкера; 5 — натяжной болт; 6 — шайба; 7 — отверстие, заделываемое после установки анкера; б — промежуточными распорками: 1 — усиливаемая балка; 2 — затяжки; 3 — промежуточные распорки; 4 — натяжной болт; 5 — анкерное устройство; в — шпренгельными затяжками: 1 — усиливаемая балка; 2 — шпренгельные затяжки; 3 — подкладка; 4 — коротыш; 5 — натяжной болт; 6 — шайба; 7 — швеллер анкера; 8 — отверстие, заделываемое после установки анкера; г — комбинированными затяжками: 1 — усиливаемая балка; 2 — горизонтальные затяжки; 3 — шпренгельные затяжки; 4 — подкладка; 5 — коротыши; 6 — уголок анкера горизонтальных затяжек; 7 — вертикальные анкерные стержни; 8 — натяжной болт; 9 — шайба; 10 — швеллер анкера шпренгельных затяжек; 11 — отверстие, заделываемое после установки анкера

Стержни усиления устанавливают в проектном положении с помощью временных подвесок, количество которых следует назначать так, чтобы исключить провисание под действием собственного веса. Стержни должны быть максимально прямолинейными. Один конец стержня приваривают к коротышу, а второй остается свободным. Стержень включают в электрическую цепь и нагревают до расчетной температуры. Свободный конец прижимают к коротышу и приваривают. В процессе сварки до полного остывания шва необходимо поддерживать постоянную расчетную температуру. Для предотвращения выпучивания продольной арматуры в местах приварки дополнительной напряженной арматуры коротыши желательно располагать рядом с одним из хомутов со стороны пролета.

Прокладки, подкладки, и другие детали при усилении шпренгельной арматурой и ее натяжении необходимо устанавливать в местах перегибов стержней между нижней гранью усиливаемой балки и шпренгельными стержнями. Конструкции этих элементов зависят от способа натяжения стержней, расстояния между нижней гранью усиливаемой балки и стержнями усиления и ширины усиливаемой балки.

В отдельную группу усиления дополнительной арматурой могут быть объединены и рекомендованы к применению затяжки, напрягаемые посредством взаимного стягивания двух или четырех стержней специальными стяжными болтами. Стяжные болты должны иметь вид хомута с двумя нарезными концами и общей шайбой. Натяжение производится одновременным подтяги ванием гаек на обоих концах этого хомута. Натяжение посредством взаимного стягивания характеризуется простотой и не требует значительных усилий, поскольку напряжения в стяжных болтах (хомутах) в 7…10 раз меньше напряжений в стягиваемых дополнительных стержнях. Данный способ позволяет создать во всех стягиваемых стержнях (двух или четырех) равномерные усилия, т.е. обеспечивает их саморегулирование. Стягивание может производиться одним стяжным болтом или двумя, с промежуточными распорками или без них. Вертикальные стержни анкеров-затяжек пропускаются через просверленные в перекрытии отверстия для анкеровки.