Усиление сжатой зоны строительных конструкций

или ширине (снизу, с боков или сверху усиливаемого элемента).
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).
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.

дополнительной сжатой арматуры производится в предположении совместной работы дополнительного сечения бетона и арматуры с усиливаемой конструкцией по общему случаю расчета из условия:

для изгибаемых
для внецентренно
растянутых
и сжатых

где e - расстояние от места приложения внешней продольной силы до центра тяжести наиболее растянутой или наименее сжатой арматуры

для изгибаемых
для внецентренно
растянутых
для внецентренно
и сжатых

соблюдается условие:

для изгибаемых
внецентренно растянутых
внецентренно сжатых

То есть

расчет производится, как для элемента, выполненного из одного класса бетона

от продольной силы до центра тяжести растянутой арматуры.
При этом высота сжатой зоны определяется из условия:

для изгибаемых
для внецентренно растянутых
и внецентренно сжатых

при условии

а – при
б – при

усиленной сжатой зоной путем наращивания производится в зависимости от положения границы сжатой зоны.
Если граница сжатой зоны проходит в полке в пределах бетона наращивания, т.е. при

соблюдается условие:

для изгибаемых
внецентренно растянутых
внецентренно сжатых

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной

выполненных из бетона одного класса

конструкции

соблюдается условие:

для изгибаемых
Внецентренно
растянутых
внецентренно сжатых

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной

с учетом бетона разных классов

сжатой зоне элемента, усиленного наращиванием, при

а – при

б – при

в – при

сжатой зоны определяется по формуле:

для изгибаемых
внецентренно растянутых
внецентренно сжатых

для изгибаемых
внецентренно растянутых
и сжатых

выполненного из бетона того же класса, что и усиливаемая конструкция без учета сжатой арматуры толщина наращивания определяется по формуле

Для изгибаемых конструкций
Ne = M,
N = 0.
Знак "минус" - для внецентренно растянутых,
знак "плюс" - для внецентренно сжатых конструкций.

которых является охват усиливаемого элемента со всех четырех сторон .
Обоймы могут быть железобетонными и металлическими.
Наиболее широкое применение обойм рекомендуется для усиления колонн.
В этом случае достигается наибольшая эффективность этого конструктивного решения.
Для усиления колонн применяется несколько типов обойм, которые различаются:
конструктивными особенностями,
материалами, производством работ
эффективностью усиления.

поперечной арматурой (см. рис. 11) без связи арматуры обоймы с арматурой усиливаемой колонны. Перед бетонированием обоймы необходимо обязательно произвести подготовку поверхности усиливаемой конструкции (выполнить насечку бетона и промыть его струей воды). Толщина обоймы колонны зависит от степени усиления и обычно не превышает 300 мм. Минимальная толщина обойм, по требованиям технологии усиления, приведена в п. 4.4.
Площадь продольной арматуры обоймы определяется расчетом, но ее диаметр должен быть не менее 16 мм для сжатых и 12 мм для растянутых стержней. Поперечная вязаная арматура принимается диаметром не менее 6 мм, а сварная - 8 мм и устанавливается с шагом 15 диаметров продольной, но не более трехкратной толщины обоймы и не более 200 мм. В местах возможной концентрации напряжений шаг хомутов должен быть уменьшен вдвое. Конструирование арматуры должно выполняться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*.
При устройстве местной обоймы на поврежденном участке она должна выходить за его пределы на длину не менее 5 толщин обоймы, не менее длины анкеровки арматуры, не менее двойной ширины большей грани колонны и не менее 400 мм. Для улучшения сцепления нового бетона со старым рекомендуется на поверхности старого бетона на участке местной обоймы выполнять адгезионную обмазку из полимерных материалов.
2.17. 

Усиление колон железобетонной обоймой
а - со стержневой арматурой; 
б - с жесткой наружной арматурой из уголков; 
1 - усиливаемая колонна; 
2 - обойма; 
3 - продольная арматура обоймы; 
4 - поперечная арматура обоймы; 
5 - жесткая продольная арматура обоймы; 
6 - опорные уголки жесткой обоймы

жесткой наружной арматурой из уголков, которая у концов усиливаемых колонн приваривается к горизонтальным опорным уголкам
Рекомендуются для конструкций с малыми эксцентриситетами приложения нормальных сил.
 Железобетонные обоймы колонн могут быть выполнены с поперечной арматурой в виде спиральной обмотки из проволочной арматуры диаметром не менее 6 мм. При конструировании обойм должны соблюдаться следующие условия:
спирали в плане должны быть круглыми;
расстояния между витками спирали в осях должны быть не менее 40 мм, не более 1/5 диаметра сечения ядра обоймы, охваченного спиралью, и не более 100 мм; у опор и в других местах возможной концентрации напряжений это расстояние должно быть не более 50 мм;
спирали должны охватывать всю рабочую продольную арматуру.
Железобетонные обоймы со спиральной обмоткой обладают повышенной несущей способностью при центральном сжатии.
Помимо железобетонных обойм для усиления колонн могут быть рекомендованы металлические обоймы, составными частями которых являются стойки уголкового профиля, устанавливаемые по граням колонн; соединительные планки между ними и опорные подкладки из уголков или листового металла. Металлические обоймы рекомендуется применять в случаях, когда нельзя уменьшать габариты производственных помещений и требуется выполнить усиление в кратчайшие сроки.

арматура;
б - металлической обоймой: 
1 - усиливаемая колонна; 
2 - стойки-уголки; 
3 - соединительные планки; 
4 - подкладки; 
5 - зачеканка цементным раствором

напряженном состоянии; 
1 - усиливаемая колонна; 
2 - уголки распорок; 
3 - соединительные планки; 
4 - упорные уголки;
 5 - планки-упоры;
 6 - крепежный монтажный болт; 
7 - натяжной монтажный болт; 
8 - планки для натяжения болтов в месте перегиба

обетонку.
Рубашки чаще применяются при усилении монолитных балок ребристых перекрытий.
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 монолитной балки железобетонной рубашкой
1 - усиливаемая балка; 2 - рубашка; 3 - рабочая арматура рубашки; 4 - монтажная арматура рубашки; 5 - хомуты; 6 - насечка; 7 - стяжка

Усиление колонны железобетонной рубашкой
1 - усиливаемая колонна; 2 - рубашка; 3 - рабочая арматура рубашки; 4 - хомуты, 5 - ограждающая стена; 6 - сварка внахлестку хомутов к арматуре колонны

условий укладки и уплотнения бетонной смеси.
Минимальная толщина составляет:
при укладке бетона вибрированием:
для колонн - 80 мм;
для боковых стенок балок - 60 мм;
для плит перекрытий: сверху - 35 мм,
снизу - 60 мм, (при крупности заполнителей не более 20 мм);
при укладке бетона торкретированием:
для колонн - 50 мм;
для боковых стенок балок 30 мм;
для плит перекрытий снизу - 35 мм (при крупности заполнителя не более 10 мм).
Класс бетона обойм, рубашек и наращивания рекомендуется принимать не ниже класса бетона усиливаемой конструкции и не ниже В15.

.

Для улучшения сцепления нового бетона со старым, кроме насечки, для местной обоймы рекомендуется выполнять адгезионную грунтовку полимерраствором.
Перед устройством наращивания, обойм, рубашек осуществляется подготовка поверхности усиливаемой конструкции:
очистка от загрязнений и пыли, жировых пятен; выполнение насечки или открытых пазов с шагом не более 500 мм; промывка водой, сушка, смачивание перед бетонированием. При этом должно учитываться временное ослабление сечения сжатой зоны конструкции при насечке или устройстве пазов.

условия

- площадь поперечного сечения обоймы

всю высоту или в верхней половине пустоты с установкой ограничительных пластин. При усилении сжатой зоны ребристых плит выполняется бетонирование уширенных швов плитами с одновременным наращиванием сверху на эффективную ширину полки из бетона повышенной прочности с заполнением оставшейся площади легким бетоном.

4 – ограничительная пластина

Усиление сжатой зоны многопустотных плит перекрытия:
а – при полном заполнении пустот ; б – при частичном заполнении пустот

бетон наращивания,
4 – заполнение из легкого бетона

Усиление сжатой зоны ребристых плит:
а – бетонированием расширенных швов с наращиванием сверху;
б – наращиванием на эффективной ширине сечения