Приложение А (рекомендуемое). Типовые узлы и конструкции усиления железобетонных балок

Приложение А
(рекомендуемое)

Типовые узлы и конструкции усиления железобетонных балок

А.1 Элементы соединения монолитных накладных плит с главными балками рекомендуется устраивать по двум вариантам применительно к схемам на рисунке А.1:

d _s - диаметр соединительного элемента (анкерного стержня); h _an - глубина анкеровки в главную балку; s _арм - шаг арматуры накладной плиты, расположенной перпендикулярно к оси балки; n _арм - число стержней этой арматуры. Для радиусов загиба без скобок дано значение для гладкой арматуры, в скобках - периодического профиля

Рисунок А.1 - Варианты узлов соединения накладной плиты с главной балкой

Вариант 1 предполагает установку одиночных стержней с крюками на концах, расположенных согласно направлению сдвига (для разрезных балок - от середины пролета к торцам). Шаг таких стержней совпадает с шагом поперечной (горизонтальной и расположенной поперек оси балки) арматуры накладной плиты.

Вариант 2 предполагает установку П-образных скоб, для которых направление сдвига не имеет значения. Такие скобы охватывают поперечные стержни накладной плиты попарно.

В поперечном сечении балки соединительные элементы рекомендуется устанавливать парами симметрично оси ребра, с расстоянием между стержнями в свету не менее 3d _s. Вдоль оси балки расстояние в свету между соседними соединительными элементами также должно быть не менее 3d _s.

Глубина анкеровки h _an составляет:

- при анкеровке в сжатой от постоянных нагрузок зоне бетона (во всех случаях при устройстве накладной плиты на разрезных пролетных строениях): не менее 20d _s, но не менее 250 мм для арматуры класса А240; не менее 12d _s для арматуры класса А400;

- при анкеровке в растянутой от постоянных нагрузок зоне бетона (усиление согласно 4.9) применение гладкой арматуры не допускается. Глубина анкеровки арматуры класса А400 в этом случае должна быть не менее 30d _s.

А.2 Сдвигающее усилие S _h, приходящееся на одну ветвь соединительного элемента, выполненного по А.1, должно удовлетворять условиям прочности

- по бетону

,

(А.1)

где - диаметр ветви соединительного элемента, см;

- расчетное сопротивление бетона на сжатие, МПа (наименьшее среди значений для накладной плиты и для главной балки);

- по металлу соединительного элемента на срез

,

(А.2)

где - расчетное сопротивление соединительного элемента, МПа;

- коэффициент условий работы соединительного элемента.

А.3 Усиление изгибаемых балочных конструкций с использованием полимерных композиционных материалов (ПКМ) осуществляется путем их наклейки на нижнюю поверхность ребра с направлением волокон вдоль оси усиливаемой конструкции либо на боковую грань ребра балки с направлением волокон перпендикулярно или под углом к продольной оси пролетного строения. ПКМ используется в виде холстов (гибких тканей с одно- или двунаправленным расположением волокон; могут применяться в виде хомутов при усилении балок пролетных строений, имеющих сложную конфигурацию) или пластин (ламелей). Возможна наклейка ПКМ на нижнюю часть ребра в виде U-образной обоймы с закреплением вертикальными холстами (хомутами) или без них. На рисунках А.2, А.3 и А.4 показаны возможные (но не исчерпывающие) схемы усиления.

Конструкция усиливающих элементов должна обеспечивать возможность миграции влаги из тела бетона. Максимальное количество слоев усиления ограничивается расчетной силой сцепления с поверхностью основания. Первый слой продольной полосы пластины или холста следует заводить в зону, где действующие усилия не приводят к его отслоению, а каждый последующий слой следует обрезать не ближе 150 мм от обреза предыдущего слоя. Количество слоев приклейки рекомендуется принимать: для пластин - не более трех, для холстов - не более пяти.

Для усиления по наклонным сечениям в приопорной зоне рекомендуется устанавливать вертикальные либо наклонные холсты (хомуты). При вертикальных хомутах следует их наклеивать таким образом, чтобы каждый продольный слой был перехвачен соответствующим вертикальным хомутом. Наклонные хомуты выполняются из двух отрезков, стыкуемых по нижней (потолочной) поверхности ребра.

Рисунок А.2 - Схема усиления слоями ПКМ на нижней грани двутавровых и тавровых балок с закреплением вертикальными хомутами

Рисунок А.3 - Схема усиления слоями ПКМ на нижней грани двутавровых и тавровых балок с закреплением наклонными хомутами

Рисунок А.4 - Схема усиления с устройством U-образной обоймы

При оборачивании конструкций с наружных углов должна быть снята фаска с катетом от 20 до 30 мм или сделано скругление радиусом от 20 до 30 мм. На внутренних углах ремонтными смесями должна быть выполнена галтель радиусом не менее 200 мм в соответствии с рисунком А.5:

а - фаска; б - скругление; в - галтель

Рисунок А.5 - Пример подготовки углов конструкции к наклейке холстов ПКМ

А.4 Схемы усиления железобетонных пролетных строений путем перевода статически разрезных систем в балочно-неразрезные могут быть представлены двумя основными типами, показанными на рисунке А.6:

1 - участок омоноличивания по плитам балок; 2 - участок омоноличивания по ребрам (торцам); 3 - монолитная накладная плита; 4 - опорная часть разрезной балки (демонтируется после выполнения работ); 5 - опорная часть неразрезной балки; 6 - дополнительная внешняя высокопрочная арматура; 7 - оттяжка

Рисунок А.6 - Основные способы перевода статически разрезных пролетных строений в балочно-неразрезные

По схеме а на торцах балок и приопорных участках плиты проводят частичную разборку бетона с оголением и объединением существующей арматуры; при наличии конструктивной возможности добавляют арматуру в верхней зоне 1. В случае недостаточной площади сечения продольной арматуры плит балок для работы на отрицательный момент (обусловленной ее малым диаметром в типовых конструкциях) возможно устройство монолитной накладной плиты 3 с усиленным продольным армированием в надопорной зоне. Монолитные участки, объединяющие ребра балок, могут быть выполнены в виде диафрагмы на всю ширину пролетного строения.

Схема б предполагает устройство дополнительной внешней полигональной высокопрочной арматуры, которая во вновь образованной неразрезной балке располагается в верхней зоне надопорного сечения и воспринимает отрицательный изгибающий момент.

А.5 Усиление разрезных балок предварительно напряженными элементами из высокопрочных материалов, как правило, выполняют в виде прямолинейных или полигональных шпренгелей (напрягаемых затяжек) в соответствии с принципиальными схемами, показанными на рисунке А.7:

1-3 - анкерные узлы различной конструкции; 4 - прямолинейные и 5 - полигональные шпренгели (напрягаемые затяжки); 6, 7 - оттяжки (огибающие устройства) различной конструкции

Рисунок А.7 - Принципиальные схемы размещения внешней высокопрочной напрягаемой арматуры на ребристых разрезных пролетных строениях с диафрагмами и без них

Шпренгели, как правило, выполняют из двух ветвей, расположенных симметрично по разным сторонам ребра балки. При прямолинейном шпренгеле (рисунок А.7, а) происходит увеличение предельного изгибающего момента, а при полигональном (рисунок А.7, б, в) дополнительно увеличивается предельная поперечная сила в приопорных зонах. В балках с диафрагмами допускается опирание на них оттяжек.

Конструкции анкерных узлов и огибающих устройств определяются расчетами на смятие бетона и местные напряжения элементов балки, к которым они монтируются (стенка, нижний пояс, диафрагма), а также расчетами самих анкерных узлов и огибающих устройств на главные и эквивалентные напряжения, местную устойчивость элементов согласно [2].

Пример крепления напрягаемой затяжки к ребру тавровой балки показан на рисунке А.8:

1 - внутренний цилиндрический упор, устанавливаемый в просверленное в ребре отверстие (при сверлении отверстий запрещается перерезать рабочую арматуру в ребре балки); 2 - анкер для закрепления каната; 3 - бетон омоноличивания анкерного узла; 4 - пучок из одиночного каната К7 в полиэтиленовой трубке d = 32 мм; 5 - цилиндрическое отгибающее устройство

Рисунок А.8 - Вариант схемы размещения внешней высокопрочной напрягаемой арматуры на крайней балке пролетного строения длиной 11,36 м