Комплексные изыскания

Применение быстротвердеющих цементов и добавок - ускорителей твердения допускается при подборе составов, обеспечивающих нормальную усадку (не большую, чем для обычных бетонов с естественным режимом твердения). При этом следует руководствоваться ГОСТ 10178-85, ГОСТ 24211-80*, «Руководством по применению химических добавок в бетоне» (М.: Стройиздат, 1980) и «Рекомендациями по обеспечению надежности и долговечности железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений при их реконструкции и восстановлении» (М.: Стройиздат, 1982).

Максимальную крупность заполнителя для бетона усиления следует назначать с учетом следующих требований:

при уплотнении бетонных смесей вибрированием - не более 20 мм (за исключением массивных элементов усиления);

при обоймах толщиной 75...120 мм из литых суперпластифицированных бетонов - 5...10 мм;

при нанесении смесей набрызгом - не более половины толщины бетонируемой конструкции;

при торкретировании - не более 8...10 мм в зависимости от паспортных данных цемент-пушки;

при подливке мелкозернистым бетоном полостей высотой до 50 мм - не более 5 мм, высотой более 50 мм - 10 мм;

в густоармированных набетонках, обоймах - не должна превышать 3/4 расстояния между арматурными стержнями;

в отдельных случаях, при очень частом расположении арматуры, допускается взамен бетона применять цементно-песчаные бетоны прочностью не менее чем требуемая проектом усиления;

модуль крупности песка рекомендуется не ниже 2,2...2,5 с количеством пустот не более 40 %.

Удобоукладываемость бетонной смеси при вертикальном бетонировании рекомендуется назначать в зависимости от толщины бетонируемого элемента. При толщине бетонируемого элемента до 120 мм осадка конуса принимается не менее 6...8 см, от 120 до 200 мм - от 2...3 см до 5...6 см, а при толщине более 200 мм и при бетонировании вибробулавой - от 1 до 2...3 см. При этом рекомендуется пользоваться пластификаторами в соответствии с указаниями Рекомендаций, приведенных в п. 1.29. Для обойм из литых суперпластифицированных бетонных смесей осадка конуса должна составлять не менее 18 см. Для обойм, рубашек и гильз при усилении емкостных сооружений рекомендуется применять литой бетон с осадкой конуса 16...20 см.

При усилении в зимних условиях усиливаемые конструкции так же, как и бетон усиления, должны при бетонировании иметь температуру не менее 15 °С.

Арматурная сталь, прокат, применяемые в конструкциях усиления обетонированием, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 13015-75**, СНиП 2.03.11-85.

Для армирования рекомендуется применять рабочую арматуру из сталей класса А- I , А-II, A - III по ГОСТ 5781-82*. Для напряженной арматуры, шпренгелей и затяжек рекомендуются стали классов A - III , A - IV, A - V , A - VI , A - IIIC по ГОСТ 5781-82*, Ат- V , A т- VI , Ат- III С, Ат- IVC , Ат- IVK , Ат- VCK , Ат- VIK диаметром от 10 до 25 мм по ГОСТ 10884-81*, а также арматурные канаты класса К-7 по ГОСТ 13840-68* и К-19 по ТУ 14-4-22-71. В конструкциях, предназначенных для работы в агрессивных средах, рекомендуется применять стали Ат- IVK , Ат- VCK , Ат- VIK .

Для усиления конструкций большой протяженности в качестве напрягаемой арматуры рекомендуются канаты и пучки из них.

Арматуру классов Ат- IV , Ат- V , Ат- VI , Ат- VIK рекомендуется применять для усиления конструкций пролетом до 12 м ввиду ее плохой свариваемости по длине. Арматуру остальных классов допускается применять для усиления конструкций с любым пролетом со стыковкой ее по длине.

Допускается применение стержней из высокопрочных сталей всех классов в качестве напрягаемой арматуры со стыками при их выполнении с применением обжимных гильз.

Арматурные канаты, применяемые для усиления конструкций, следует предусматривать из проволоки диаметром не менее 2,5 мм.

Конструкции усиления с арматурой в виде пучков и прядей, расположенных в пазах или открыто вне сечения элементов, рекомендуется предусматривать для неагрессивных сред.

Материалы для узлов сопряжения деталей и анкеров напрягаемой арматуры рекомендуется выбирать из условий прочности и деформативности узлов с учетом минимальных потерь напряжений в арматуре.

Для изготовления металлических конструкций усиления рекомендуется применять прокат из сталей класса С 38/23 марок ВСт-3Гпс, ВСт-3пс, ВСт-3сп, ВСт-3кп группы В по ГОСТ 380-71*; сталь листовую горячекатаную по ГОСТ 19903-74*, сталь прокатную угловую по ГОСТ 8509-86 и ГОСТ 8510-86, швеллеры по ГОСТ 8240-89, балки двутавровые по ГОСТ 8239-89, трубы по ГОСТ 8731-87, болты и гайки нормальной точности по ГОСТ 1759.0-87 - ГОСТ 1759.5-87*, шайбы по ГОСТ 18123-82*.

Армирование дисперсно-армированного бетона рекомендуется выполнять стальной проволокой диаметром 0,2...0,5 мм по ГОСТ 3282-74*. Расход фибр на 1 м3 бетонной смеси ориентировочно равен 1,5 % объема, что соответствует примерно 120 кг фибр на 1 м3 смеси.

Составляющие эпоксидного клея и цементно-песчаной смеси для закрепления арматурных стержней в скважинах должны соответствовать: эпоксидная смола ЭД-16 - ГОСТ 10587-84, полиэтиленполиамин ПЭПА - ТУ 6-02-594-85, дибутилфталат ДБФ - ГОСТ 8728-77*, порошок и жидкость АСТ-Т-ТУ-64-2-226-83, портландцемент - ГОСТ 10178-85, песок ГОСТ 8736-85*, вода - ГОСТ 2874-82*.

Для предотвращения проскальзывания стержней усиления необходимо обеспечивать их надежную анкеровку на концах. Если позволяют условия, то для анкеровки стержней прежде всего используется традиционный способ, согласно СНиП 2.03.01-84. Анкеровка за счет сцепления прямолинейных стержней с бетоном допускается только для арматуры периодического профиля.

Способы анкеровки следует выбирать согласно «Руководству по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» (М.: Стройиздат, 1978).

Проектирование усиления бетонных и железобетонных конструкций зданий, сооружений и фундаментов, предназначенных для работы в условиях агрессивной среды и повышенной влажности, должно вестись с учетом дополнительных требований СНиП 2.03.11-85 и Рекомендаций, указанных в п. 1.29.

При защите напрягаемой арматуры от коррозии обетонированием толщина защитного слоя бетона должна быть не менее 20 мм. Анкеры должны быть защищены слоем раствора толщиной не менее 5 мм или бетона не менее 10 мм. При назначении толщины защитного слоя необходимо также учитывать требования пожарной безопасности согласно СНиП 2.03.11-85.

Для предприятий с повышенной степенью агрессивности среды железобетонные конструкции усиления рекомендуется проектировать по возможности плоскими с минимальным количеством участков, на которых могут задерживаться продукты агрессии, что обеспечит повышение их долговечности. В железобетонных конструкциях усиления в агрессивных условиях предпочтительнее использовать стали марок 18Г2С и 25Г2С, обладающих повышенной коррозионной стойкостью.

При проектировании стальных конструкций усиления, предназначенных для эксплуатации в условиях с агрессивными воздействиями, необходимо во избежание появления очагов коррозии в труднодоступных для осмотра местах (особенно в наиболее ответственных узлах) принимать сечения замкнутого профиля, характеризуемого минимальной скоростью коррозии. Необходимо также стремиться к обеспечению свободного доступа для осмотра конструкций в процессе эксплуатации и возобновления антикоррозионного покрытия. Все зазоры между железобетонными конструкциями и стальными профилями должны быть заделаны раствором. Наиболее ответственные узлы усиления конструкций по возможности рекомендуется выносить за пределы зон повышенного постоянного увлажнения.

В пожароопасных помещениях, а также учитывая требования к обеспечению долговечности, в наиболее ответственных случаях защиту стальных конструкций усиления рекомендуется выполнять обетонированием или алюминированием.

Проект усиления конструкций разрабатывается специализированной проектной организацией и согласовывается с автором проекта строительства предприятия и со строительной организацией, осуществляющей реконструкцию предприятия.

Проект усиления должен включать обоснование принятых способов усиления со ссылкой на документы обследования существующих конструкций, конструктивные решения по усилению, сметы на выполнение строительно-монтажных работ, а также проект организации работ и правила техники безопасности и их особенности при производстве работ в условиях действующего предприятия.

В проекте усиления должны также учитываться прогнозы воздействия возможного повышения уровня грунтовых вод, просадки оснований при случайных замачиваниях, повторной подработки, динамического воздействия оборудования и других возможных воздействий.

В проекте усиления хранилищ для сыпучих материалов необходимо отражать, кроме того, условия загрузки хранилищ в процессе усиления; условия первичного и последующих загружений после усиления; сроки выдержки конструкций под нагрузкой и порядок разгрузки; порядок и требования к визуальному и инструментальному наблюдению за осадками сооружений и деформациями основных конструктивных элементов при первичном после усиления загружении.

Расчет несущей способности усиливаемых железобетонных конструкций производится на основе информации, собранной при их обследовании. Информация состоит из данных о фактическом армировании (диаметр арматуры, расположение стержней), о прочности материалов (условный класс бетона, класс арматуры) и их общего состояния.

Перед расчетом необходимо произвести анализ всей имеющейся проектной документации по усиливаемым конструкциям за все время их эксплуатации.

При испытании каждого отдельного образца бетона или арматуры или в каждом конкретном испытании, выполняемом на натурной конструкции с использованием безобразцовых методов, способами, регламентированными соответствующими государственными стандартами или другими нормативными документами, определяется основная прочностная характеристика (предел текучести или временное сопротивление стали, прочность бетона на сжатие и т.п.).

Среднее значение прочностной характеристики определяется по формуле

где Rqi - результат, полученный в i -м испытании или на i -м образце;

т - количество образцов (испытаний).

Среднее квадратичное отклонение для выборки Sq вычисляется по формуле

Нормативное значение прочностной характеристики R определяется по формуле

где b - коэффициент, учитывающий объем испытаний

Расчетные характеристики бетона определяются в зависимости от условного класса бетона по прочности на сжатие существующих конструкций.

При выполнении поверочных расчетов по проектным материалам, в том случае, если в проекте существующей конструкция нормируемой характеристикой бетона является его марка, значение условного класса бетона по прочности на сжатие следует принимать равным:

80 %-ной кубиковой прочности бетона, соответствующей марке по прочности для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов;

70 %-ной - для ячеистого бетона.

Для промежуточных значений условного класса бетона по прочности на сжатие, отличающихся от значенийпараметрического ряда, расчетные сопротивления бетона определяются линейной интерполяцией.

При выполнении поверочных расчетов по результатам натур ных обследований значение условного класса бетона по прочности на сжатие определяется в соответствии с СНиП 2.03.01-84*, принимая вместо марки бетона фактическую прочность бетона в группе конструкций, одной конструкции или в отдельной ее зоне, полученную по результатам испытаний неразрушающими методами или испытаний отобранных от конструкций образцов бетона.

В зависимости от состояния бетона, вида конструкций и условий их работы, а также используемых методов определения прочности бетона при специальном обосновании могут быть использованы другие способы определения класса бетона. При использовании статистических методов коэффициент вариации прочности бетона определяется по ГОСТ 18105-86.

Нормативные сопротивления арматуры Rsn при выполнении поверочных расчетов по проектным данным существующих конструкций, запроектированных по ранее действующим нормативным документам и по данным испытаний образцов арматуры, отобранных от обследованных конструкций, а также расчетные сопротивления арматуры растяжению Rs при отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов, принимаются в соответствии с СНиП 2.03.01-84 *.

Площадь сечения арматуры для поверочных расчетов следует принимать с учетом возможного ее уменьшения в результате коррозии.

При отборе образцов и определении среднего диаметра арматуры - рекомендуется учитывать также положения, приведенные в «Рекомендациях по обеспечению надежности и долговечности железобетонных конструкций промышленных зданий и сооружений при их реконструкции и восстановлении» (М.: Стройиздат, 1982).

Все известные способы усиления элементов промзданий по признаку включения конструкций усиления в работу разделяются на две основные группы: возведение новых разгружающих и заменяющих конструкций, воспринимающих полностью или частично нагрузки, которые передавались на существующие конструкции; увеличение несущей способности существующих конструкций, т.е. их усиление.

Группа разгружающих конструкций состоит из двух подгрупп: полное разгружение или замена существующих конструкций новыми; частичное разгружение, при котором часть нагрузки воспринимается существующими конструкциями, а часть - разгружающими. Поскольку частичное разгружение не обладает существенными отличиями от усиления, то эта подгруппа может быть отнесена и к группе увеличения несущей способности.

Группа увеличения несущей способности состоит из четырех подгрупп: усиление без изменения статической схемы и напря женного состояния; усиление с изменением статической схемы; усиление с изменением напряженного состояния; специальные случаи усиления. Указанные подгруппы объединяют способы усиления в основном по первичному признаку и тесно взаимосвязаны между собой.

Систематизация способов усиления по признаку включения конструкций усиления в работу, приведенная в пп. 1.50 - 1.52, обладает некоторой условностью и предназначена для обозрения всего многообразия известных способов усиления с целью ориентирования при выборе наиболее рационального способа для конкретных условий.

а) если граница сжатой зоны проходит в полке (рис. 58), т.е. соблюдается условие

Rs As,red Rb,red b?f h?f + Rsc А?s,red

то расчет производится как для прямоугольного сечения шириной в соответствии с пп.3.29 - 3.32 настоящих Рекомендаций;

б) если граница сжатой зоны бетона проходит в ребре (см. рис. 58), т.е. равенство (25) не соблюдается, расчет производится из условия

M Rb,red b x (h0,red - 0,5 x) + Rb,red h?f (b?f - b) (h0,red - 0,5 h?f) + Rsc А?s,red (h0,red - a?)

Схемы усилий и эпюры напряжений при расположении сжатой зоны бетона: а - в полке элемента в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного двухсторонним наращиванием, при расчете его по прочности; б - в ребре элемента в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного двухсторонним наращиванием, при расчете его по прочности

При этом высота сжатой зоны бетона х определяется по формуле

х = [Rs Аs,red - Rb,red h?f (b?f - b) - Rsc А?s,red] / (Rb,red b)

где Аs,red и А?s,red;

Rb,red

Площадь дополнительной растянутой арматуры усиления А и В определяется по формуле

A = {Rs As - Rsc А?s,red - Rb,red [b h0,red + h?f (b?f - b)]} / (Rs,ad);

B = {(Rs As - Rsc А?s,red)2 + [Rb,red h?f (b?f - b)]2 + 2 Rb,red [K - Rs As h0,red + Rsc А?s,red a?+ Rb,red 0,5 h?f (b?f - b)] - 2 Rb,red h?f (Rs As - Rsc А?s,red) (b?f - b)} / (R2s,ad)

Усиление предварительно напряженной арматурой.

Величину предварительного напряжения sp и ?sp в напрягаемой арматуре Sи S? следует назначать в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.01-84*. При этом максимальная величина предварительного напряжения при контролируемом усилии натяжения арматуры не должна превышать: для стержней из мягких сталей - 0,9 Rs,ser, для стержней из высокопрочных сталей - 0,7 Rs,ser. Минимальная величина предварительного напряжения стержней в любом случае назначается не меньше 0,4Rs,ser.

При определении усилий натяжения арматуры необходимо учитывать дополнительные усилия, которые могут возникнуть в связи с изменением температурных условий. Величина дополнительных напряжений определяется разностью температур в момент натяжения арматуры и максимальной или минимальной температурой при условиях эксплуатации.

Потери предварительного напряжения в затяжках определяются по СНиП 2.03.01-84* как для конструкций с натяжением арматуры на бетон.

График зависимости напряжения от угла наклона

Величину предварительного напряжения при усилении железобетонных элементов следует принимать с коэффициентами условий работы: для горизонтальных и шпренгельных затяжек - ?sr2 = 0,8, для хомутов и наклонных тяжей - ?sr3 = 0,75.

При натяжении затяжек путем стягивания парных ветвей определение величины предварительного напряжения ?sp рекомендуется производить в зависимости от тангенса угла наклона ветвей i с использованием графика (рис. 59), полученного из соотношения

где Es - модуль упругости арматуры усиливаемого элемента.

При этом необходимо исключать участок малых уклонов i ? 0,01, при которых изменение уклонов вызывает малые напряжения, компенсирующие первоначальное выпрямление стержней.

Определение несущей способности по нормальным сечениям изгибаемых элементов, усиленных предварительно напряженными стержнями, не имеющими сцепления с бетоном, рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.03.01-84* с учетом пп. 3.29, 3.30, 3.42, 3.43 настоящих Рекомендаций.

Если внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения, то определение несущей способности изгибаемых элементов, усиленных предварительно напряженными горизонтальными стержнями, допускается выполнять в зависимости от соотношения между величиной относительной высоты сжатой зоны бетона ?, определяемой из соответствующих условий равновесия, и граничного значения относительной высоты сжатой зоны бетона ?R, при которой предельное состояние наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре S усиливаемого элемента - напряжения, равного расчетному сопротивлению Rs, а в арматуре усиления напряжения, определяемого по формуле

где = Еs / Еb; Еb - модуль упругости бетона усиливаемого элемента; sp,ad - задаваемая величина предварительного напряжения в дополнительной арматуре усиления (с учетом потерь); Rs,ser,ad - расчетное сопротивление дополнительной арматуры усиления для предельных состояний второй группы, МПа; ?s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по СНиП 2.03.01-84*; ? - коэффициент армирования, определяемый из отношения суммарной площади усиливаемой Аs и усиливающей арматуры Аsp,ad к площади бетона, вычисленной из произведения ширины усиливаемого элемента b на расстояние от сжатой грани усиленного элемента до центра тяжести растянутой арматуры h0; l - расстояние между внутренними торцами анкеров арматуры усиления, м; ?b - основной безразмерный коэффициент, определяемый по формуле

?b = [(?a Es,ad As) / (Rs,ser,ad Es,st Asp,ad)] - ?cl + 1,3

где ?a - вспомогательный коэффициент, принимаемый равным 820 МПа; Es,ad - модуль упругости дополнительной арматуры усиления; Es,st - модуль упругости арматуры класса К-7, принимаемой за эталон, равный 1,8 ? 105 МПа; Asp,ad - площадь дополнительной напрягаемой арматуры усиления; ?cl - коэффициент, учитывающий отсутствие контакта арматуры усиления с усиливаемой конструкцией и равный 0,55 (при наличии контакта равен нулю).

При этом lim,ad для высокопрочной проволочной арматуры принимается не выше ее расчетного сопротивления согласно СНиП 2.03.01-84*.

При определении граничной относительной высоты сжатой зоны бетона ?R по СНиП 2.03.01-84* напряжения в растянутой арматуре следует принимать по арматуре с более высоким расчетным сопротивлением (по арматуре усиливаемого элемента либо по дополнительной напрягаемой арматуре усиления).

Расчетная схема усиления изгибаемого элемента напрягаемой арматурой без сцепления с бетоном в растянутой зоне при одновременном усилении сжатой зоны приведена на рис. 60.

При проектировании изгибаемых элементов, усиленных предварительно напрягаемой арматурой, следует соблюдать условие ? ? ?R, ограничивающее относительную высоту сжатой зоны бетона.

Проектирование изгибаемых элементов с усилением предварительно напрягаемой арматурой (затяжками) без соблюдения указанного условия не рекомендуется.

При недостаточной несущей способности с предельным значением суммарной площади арматуры для нормально армированных конструкций дальнейшее увеличение дополнительной напрягаемой арматуры может осуществляться с одновременным усилением сжатой зоны.

Схемы усилий и эпюры напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного предварительного напряженной арматурой без сцепления с бетоном

Расположение центра тяжести арматуры усиливаемого элемента и дополнительной напрягаемой арматуры при расположении ее: а - под нижней плоскостью усиливаемого элемента; б - по боковым сторонам усиливаемого элемента

Расчет нормальных сечений по прочности осуществляется по формуле (9), а определение относительной высоты сжатой зоны бетона ? по формуле

? = (Rs Аs + lim,ad Asp,ad - Rsc А?s,red) / (Rb b h0,red)

где lim,ad - определяется по формуле (31); h0,red - по формуле (4) и принимается равным не более высоты поперечного сечения конструкции h; величина ared, входящая в формулу (4), определяется по зависимости

ared = [Rsp,ad Asp,ad (h0,red - h0)] / (Rs As + Rsp,ad Asp,ad)

где Rsp,ad - расчетное сопротивление дополнительной арматуры усиления.

При этом, если ared > 0, то общий центр тяжести растянутой арматуры находится между усиливаемой и усиливающей арматурой, а последняя расположена под плоскостью элемента по высоте; если ared < 0, то общий центр тяжести растянутой арматуры находится между усиливающей и усиливаемой арматурой, а усиливающая арматура расположена по боковым граням элемента (рис. 61).

Высота сжатой зоны бетона х определяется

х = (lim,ad Asp,ad + Rs Аs - Rsc А?s,red) / (Rb,red b)

Необходимая площадь предварительно напряженной растянутой арматуры Asp,adвычисляется по формуле (12), где

A = (Rs Аs - Rsc А?s,red - Rb,red b h0,red) / (0,5 lim,ad);

B = 2 [M + (Rsc А?s,red a? + Rs Аs h0,red)] Rb,red b - (Rs Аs - Rsc А?s,red)2 / 2lim,ad.

При определении высоты сжатой зоны и площади предварительно напряженной арматуры Asp,ad величина ?lim,ad принимается с учетом коэффициента условий работы ?s6, определяемого по СНиП 2.03.01-84*.

Расчет сечений изгибаемых элементов, усиленных предварительно напряженной арматурой и имеющих полку в сжатой зоне, а также неармированных предварительно напряженной арматурой в этой зоне, при действии момента в плоскости оси симметрии конструкции должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны.

Требуемая площадь сечения дополнительной напрягаемой арматуры, расположенной в растянутой зоне, определяется следующим образом:

а) если граница сжатой зоны проходит в полке, т.е. соблюдается условие, - как для прямоугольного сечения шириной в соответствии с пп. 3.29 - 3.32;

б) если граница сжатой зоны проходит по ребру, т.е. условие не соблюдается, - согласно положениям, сформулированным в п. 3.34, а вычисления производятся по формулам, где вместо Rs,ad принимается значение lim,ad, определяемое по формулес учетом коэффициента условий работы s6 по СНиП 2.03.01-84*.

Список литературы

1. Конструкции из дерева и пластмасс/под ред. Г.Г.Карлсена.1991

2. Золотухин Ю.Д Испытание строительных конструкций -Минск:высш.школа. 1983-208с

3. Байков В.Н.,Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс.-М.:Строиздат.1990

4. Положение по техническому обследованию жилых зданий. Госкомархитектуры.ВСН57-88.

Размещено на Allbest.ur