Поперечная трещина в плите перекрытия

Поперечное армирование плиты перекрытия в зоне продавливания

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 12.05.2020 2020-05-12

Статья просмотрена: 20 раз

Библиографическое описание:

Зацепилова, А. В. Поперечное армирование плиты перекрытия в зоне продавливания / А. В. Зацепилова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 19 (309). — С. 23-25. — URL: https://moluch.ru/archive/309/69811/ (дата обращения: 09.06.2020).

Ключевые слова: железобетонное перекрытие, колонна, узел опирания.

Железобетонные плоские перекрытия являются одним из самых распространенных видов конструкций, которые применяются в строительстве зданий и сооружений. Наиболее ответственным местом конструкции безбалочного бескапительного монолитного перекрытия является зона опирания плиты на колонну, требующая расчета данной зоны на продавливание.

Продавливание — пространственная форма скалывания, во время которого из тела плиты происходит выкалывание бетонной усеченной пирамиды, боковые стороны которой наклонены по углом 45 к горизонтали, а высота равна рабочей высоте плиты (h₀).Этот механизм продавливания принят в СП 63.13330.2018, где рассматривают расчетное поперечное сечение, расположенное вокруг зоны передачи усилий на элемент на расстоянии нормально к его продольной оси (рис.1) [1]. Плиты сопротивляются продавливанию за счет прочности бетона на растяжение. Аналогичная модель продавливания рассматривается в ТКП EN 1992–1–1–2009 [2]. В отличие от СП 63.13330–2018, в ТКП EN 1992–1–1–2009 при расчете железобетонных плит на продавливание рассматриваются различные ситуации расположения колонны, учитывается влияние отверстий вблизи колонны, наличие капители.

Рис. 1. Условная модель для расчета на продавливание [1]

В настоящее время для армирования плит в зоне продавливания существуют различные варианты поперечной арматуры. Наиболее распространенными типами поперечного армирования являются закрытые хомуты (рис. 2b), открытые хомуты (рис.2c), непрерывные хомуты (рис. 2d) и наклонные хомуты (рис. 2е). Закрытые и непрерывные хомуты менее технологичны, так как ухудшают установку арматуры плиты. Результаты испытаний хомутов с наклоном 45° и 60° по отношению к плоскости плиты показали отличные конструктивные характеристики, но их использование ограничено, поскольку они не практичны. Стержни с одной (рис. 2i) и двумя головками (рис. 2j) являются промышленно развитыми типами поперечной арматуры, они просты в монтаже и имеет дает высокое сопротивление при разрушении плиты от продавливания.

Рис. 2. Условная модель для расчета на продавливание [3]

Арматура от продавливания PSB представляет собой арматурные стержни определенного диаметра и длины, которые с обоих концов имеют горячедеформированные “высаженые” головки (рис.3). Для более удобной установки PSB в каркас плиты перекрытия, арматурные стержни привариваются к металлической полосе, либо к арматурным стержням.

Рис. 3. Арматура от продавливания PSB

Также для армирования плит в зоне продавливания используется жесткая поперечная арматура. Одним из вариантов такого армирования является закладная деталь, предложенная Л. Л. Кукшей. Она представляет собой сваренные между собой стальные швеллера, к которым приварены арматурные стержни для лучшего сцепления с бетоном (рис.4). Расчет на продавливание плит с жесткой поперечной арматурой из профилированной стали производят на основе научно-технического отчета НИИЖБ [4].

Рис. 4. Закладная деталь (по Л. Л. Кукше)

Длина элементов профилированной стали принимается не менее 1,5 h₀. За границей расположения элементов профилированной стали расчет на продавливание производится как для бетонного сечения, рассматривая контур расчетного поперечного сечения плиты, проходящий у конца жесткой арматуры. Установка закладных деталей из профилированной стали значительно увеличивает жесткость узла, а также периметр продавливания.

При окончательном выборе варианта армирования зоны продавливания необходимо принять такой тип армирования, который не только обеспечивает несущую способность на продавливание, но является наиболее экономически выгодными и удобным при монтаже.

1. СП 63.13330.2018 «СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». — М., 2018. — 168 с.
2. Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций: ТКП EN 1992–1–1:2009 / М-во архитектуры и строительства Респ. Беларусь. — Минск, 2010. — Ч. 1–1: Общие правила и правила для зданий. — 207 с.
3. Maurício P. Ferreiraa, Rafael N. M. Barrosa, Manoel J. M. Pereira Filhoa, Luamim S. Tapajósa, Felipe S. Quaresma. One-Way Shear Resistance of RC Members with Unconnected Stirrups. Latin American Journal of Solids and Structures. vol.13 no.15 Rio de Janeiro Dec. 2016.
4. ГУП «НИИЖБ». Научно-технический отчет по теме: «Разработка методики расчета и конструирования монолитных железобетонных безбалочных перекрытий, фундаментных плит и ростверков на продавливание». М.: 2002. — 51 с.

Трещины в плитах и панелях перекрытий

Для плит перекр характерно развитие трещин силового происхожд на нижн растянутой поверхности.

При этом сжатая зона может быть не нарушена. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты. Перекрытия пром предприятий работают в сложных условиях, испытывая технологич перегрузки, ударные и вибрационные воздействия, а также влияние массы.

Трещины плиты перекр образуются от усадки бетона и коррозии арм.

Хар-р трещин обусловлен силовым возд., зависит от статич схемы плиты перекрытия , вида и хар-ра действ нагр., способа армир и соотнош пролетов.

При этом трещины расположеные ┴ — но главн растягив напряжениям. Причинами широкого раскрытия силовых трещ обычно явл перегр плиты, недост кол-во раб арматуры или неравномерн ее размещение. Если ширина раскрытия трещин превышает 0,5мм плиты усиливают методом наращивания с дополнительной арматурой.

Усадка трещин при ширине раскрытия 0,1 мм не опасна и абычно устраняется оштукатуриванием поверхности. Характер образования трещин от эксплуат нагрузки ребристых панелей перекрытия практически не отлич от балок и плит.

Однако в них часто встреч и технологич деформ в виде щелеобразн раковин и усадочных трещин. К ним относ трещ., идущие вдоль арм стержней и возникающие от разрыва уплотнений бетонной смеси при вибрации; продольные щелеобразные раковины под арматурн стержнями м от зависания бетонной смеси; трещины от деформ при темрич обработке; усадочн трещ при жестком режиме тепловлажносной обработки, высоком расходе вяжущего.

Для многопустотных панелей перекрытия характ технологич трещины в ребрах между пустотами, а также продольн трещины в верхней полке вдоль пустот.

1) Полки панелей

2) Нормальные в продольном ребре

3) Наклонные в продольном ребре

4) Продольные в поперечном ребре

Силовые трещины в пустотных панелях соответствуют недостаточной прочности по нормальному сечению.

Панели перекрытий с технологическими трещинами с шириной раскрытия балки 0,2 мм отбраковываются.

Дефекты каменных (кирпичных) конструкций

При обследов. каменных конструкций необх. выявить несущие элементы, их структуру, состояние арматуры ( в армокаменных констр.)и закладных деталей. Важно установить р-ры и хар-р дефектов разрушений, сколов и трещин. Необх. выяснить нарастают ли трещины во времени или нет, с этой целью на трещины ставят маяки.

Трещины в несущ. каменных конструкциях соответствуют стадиям трещинообразования.Одновременно выделяют факторы, вызывающие возможность образования трещин:

1. Низкое качество кладки, т.е. плохие растворные швы, несоблюдение перевязки, забутовка с нарушением технологии и т.д.

2. Недостаточная прочность кирпича и р-ра ( трещиноватость, криволинейность, пониженная марка р-ра)

3. Совместное применение в кладке разнородных по прочности и деформированию каменных мат-лов (глиняного, керамич., силикатного)

4. Понижение кач-ва работ в зимнее время (использ. кирпича с наледью, прим. замерших р-ров)

5. Использ. каменных мат-лов не по назначению (силик. кирпича в условиях повышенной влажности)

6. Отсутствие температурных-усадочных швов или недопустимо большое расстояние между ними

7. агрессивное воздействие среды (кислотное, щелочное, солевое) Попеременное замораживание/оттаивание, а также увлажнение/высушивание

8. Неравномерная осадка зд. и сооруж.

Трещины в кирпичных стенах

Явление распространенное, причинами которого могут быть, как внешние так и внутренние силовые воздействия, обусловленные особенностями физ-механич св-в кладки и влиянием окружающей среды. В значительной степени способствует образованию трещин неравномерная осадка фундамента.

рис. Трещинообразование наружной стены кирпичного здания

1-Трещины неравном. осадки фундамента (подмачивание, вибрация, замораживание)

2- Трещины от недостаточной площади операния перемычки

3- Трещины от недостаточной прочности кирпича

4- Трещины по большой длине температурного шва

5- Трещины от температурной деформации стен

Хаотично расположенные трещины часто возникают в сооруж, оказавшихся в непосредственной близости от места забивки свай, особенно в старых зд-иях, в которых износ кирпичной кладки достигает 40% и более.

При разработке рекомендации о дальнейшей эксплуатации зд. необх определ. хар-ку кладки:

· Прочность кирпича ( марка кирпича)

· марка р-ра из кирпичной кладки

· плотность, влажность, морозостойкость, водонепроницаемость

Требования к бетону и бетонным работам усиливающих конструкций

Для конструкций, подлежащих усилению, следует устанавливать места потери прочности поверхностного слоя бетона и намечать дефектные уч-ки, требующие удаления.

Удаление бетона следует проводить с вырубкой полостей прямоугольной формы так, чтобы основные рабочие грани их были перпендикулярны направлению действия усилий, а остальные грани параллельны ему. Для обеспечения совместной работы бетона, усиленной конструкции, со старым бетоном необходимо уделять внимание способствующие повышению адгезии старого бетона с новым.

Поверхность старого бетона должна быть промыта водой.

Класс бетона усиления следует применять на один класс выше, чем класс бетона, усиливаемой конструкции, но не ниже С30/37 для надземных к-ций и не ниже С25/30 для фундаментов.

Для конструкций, работающих в агрессивных средах класс бетона усиления должен приниматься согласно проекта.

Строительный раствор для заделки гнезд, борозд, отверстий следует принимать не ниже марки 150-200.

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

· при уплотнении вибрированием принимают фракции 5-20мм

· при обоймах толщиной 75-100мм прим. заполнитель фракцией 3-10мм

· при нанесении набрызгом крупный заполнитель не более 10мм

Удобоукладываемость бетонной смеси рекомендуют назначать в зависимости от толщины бетонирования.

Рекомендуется обязательно применять химические добавки (ускорители, пластификаторы, добавки уплотняющие), которые применяются, чтобы не было коррозии и т.д.

При выполнении работ по усилению в зимний период следует применять бетоны с противоморозными добавками (поташ, аммиячн. вода)

В зимний период необходимо осуществлять уход за бетоном.

Требования к арматуре и арматурным работам усиливающих конструкций

При усилении под нагрузкой рекомендуется избегать конструктивных решений, предусматривающих сварные соединения существующей арматуры с элементами усилений. Не допускается применять сварные соединения при напряжении в арматуре усиливаемого элемента более 0,85 от предела текучести арматуры. Если конструктивное решение предусматривает сварные соединения коротышами, привариваемые к существующей арм-ре во избежание поджегов, подрезов, рекомендуеться изготавливать их из арм. стали класса S240 диаметром 10, 16мм.

В проекте реконструкции необходимо оговаривать вид сварных соединений, марку электродов, очередность выполнения швов, обработку пов-ти швов.

К-ция и очередность выполнения сварных швов должна обеспечивать минимальные деформации к-ций в процессе сварочных работ.

При усилении во избежание концентрации напряжений следует назначать мин. необх. сечение сварных швов, при чем целесообразно повышать длину шва, а не его сечение.

При проектировании и выполнении сварных соединений ар-ры следует руководствоваться следующим:

1. в случае приварки дополнительной ар-ры к существующей, сварные швы высотой 4-6мм в к-циях разгруж. во время выполнения работ по усилению должны выполняться за 1 проход

2. швы высотой более 6мм-за 2 прохода

3. при сварке под нагрузкой при отриц. температуре, а также для к-ций, воспринимающих при эксплуатации динамическую нагрузки швы высотой меньше 6мм выполн. за 2 прохода электродуговой сваркой, а при высоте >=6 мм за 3 прохода.

4. в случае сварки листового металла или приварки к нему арм-ры в конструкциях разгруж. на время усиления швы высотой 8-9мм, выполн за 3 прохода электродуговой сварки при их горизонтальном положении, и за 4- при вертикальном и потолочном положении. Швы высотой >=10мм выполн. соотв. за 4 и 5 проходов

5. при сварке таких конструкций под нагрузкой при отриц. температуре, а также для констр., которые восприним. при эксплуат.динамич нагрузки, швы высотой 8-9мм выполн., зв 4 прохода электродуговой сварки, а швы высотой более 10мм за 5 проходов

Отрезка концов стержней электрич. дугой при усилении к-ций, не допускается, толщина защитного слоя бетона должна быть не менее 20мм.

В ж/б к-циях усиления, работающих в агрессив.средах предпочтительно применение сталей марок 18Г2С, 25Г2С, облад-йх повышенной коррозийной стойкостью. Для предотвращения проскальзывания стержней усиление необх. обеспечить их падежную анкеровку.

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-26; Нарушение авторского права страницы

О наклонных трещинах в железобетонных плитах

Как известно, разрушение изгибаемых железобетонных элементов по наклонным сечениям происходит при одновременном действии поперечной силы Q и изгибающего момента М.

При опирании плит на монолитные стены, при проверке наклонных сечений, вырезают полосу плиты шириной 1 м.

При превышении …. в бетоне образуется наклонная трещина (вызываемые главными растягивающими напряжениями), проходящая через всю зону растянутого бетона.

Наклонная трещина в толстых плитах при недостаточной длине верхней продольной арматуры может уходить за стержень

Процесс образования наклонной трещины

Вследствие неупругих свойств бетона касательные напряжения распределяются равномерно по сечению, поэтому наклонная трещина раскрывается примерно одинаково по всей длине. При разрушении происходит взаимное смещение частей элемента по вертикали.

По мере увеличения нагрузки, в поперечной арматуре растут напряжения, достигая расчетного сопротивления, а затем, в процессе текучести, наступает также предельное состояние либо бетона над наклонной трещиной, либо продольной арматуры. В первом случае разрушение бетона вызовет разрушение элемента в целом (от действия момента поворачиваются части элемента относительно центра тяжести сжатой зоны бетона над трещиной. При этом трещина раскрывается, развивается по высоте, сокращается сжатая зона бетона. Напряжения в бетоне достигают предельных и происходит разрушение элемента), хотя напряжения в продольной арматуре и не достигли предельных значений. Во втором случае (сечение продольной арматуры достаточно и обеспечена её надёжная анкеровка, что препятствует повороту обеих частей элемента. Разрушение по наклонному сечению происходит после достижения предельных значений в поперечной арматуре из-за среза бетона над наклонной трещиной. Обе части элемента смещаются друг относительно друга. Такое разрушение вызывается действием поперечной силой) нагрузка может расти и далее, пока не разрушится бетон над трещиной или не нарушится анкеровка продольной арматуры, находящейся под предельным напряжением. Возможен и третий вариант разрушения — при значительном насыщении элемента поперечной арматурой она не может достичь своих предельных сопротивлений и элемент разрушается от раздавливания бетона в середине высоты элемента, между наклонными трещинами (в тавровых и двутавровых элементах при малой ширине стенки). Во всех случаях исчерпание прочности элемента определяется совместным действием изгибающего и крутящего моментов, поперечной и продольной сил.

Расчет по сжатой и растянутой зонам наклонной трещины выполняют независимо один от другого. При этом для оценки прочности по сжатой зоне используют уравнения равновесия поперечных сил, а по растянутой — уравнение равновесия моментов в наклонном сечении, считая, что разрушение по сжатой зоне происходит при преимущественных деформациях сдвига, а по растянутой — при преимущественных деформациях поворота двух блоков, разделенных наклонной трещиной, один относительно другого.

В общем случае должна рассматриваться система трех уравнений равновесия в наклонном сечении — равновесия поперечных сил, равновесия моментов, равновесия продольных сил. Однако, такой методики в нормах, пока, нет, поэтому рассматривают раздельный расчет на действие поперечной силы и на действие момента в наклонном сечении. Кроме того, пока не известно, как влияют на прочность наклонного сечения величины моментов, поперечных и продольных сил, при совместном их взаимодействии…

Напряжения в продольной арматуре к моменту разрушения сечения, как правило, не достигают своих предельных значений, т.е. расчетных сопротивлений. Так как в этих стержнях достигается предел текучести по всей площади стержня, то в арматуре действуют лишь осевые усилия, а поперечные, «нагельные», являются весьма незначительными. Так как наклонные трещины имеют криволинейное очертание, то при смещении берегов трещины возникают силы зацепления выступов, находящихся на берегах трещин, кроме того поверхность бетона в наклонной трещине шероховатая, этот факт также помогает бетонным поверхностям зацепляться друг о друга.

При этом сумма проекций внешних сил на ось, нормальную к оси балки, численно равна поперечной силе в поперечном сечении, совпадающем со сжатой зоной, а момент внешних сил относительно центра сжатой зоны численно равен изгибающему моменту в том же поперечном сечении. При расчете определяют независимо друг от друга предельные величины поперечной силы и изгибающего момента. Усилия в наклонных и вертикальных элементах арматуры входят в оба уравнения; условно расчет ведут раздельно для поперечной силы и изгибающего момента, но к расчетным сопротивлениям наклонной и поперечной арматуры вводят понижающие коэффициенты условий работы.

Наклонные трещины в стенке появляются в случае исчерпания предельной растяжимости бетона. Деформации растяжения вызываются целым рядом факторов: действием главных растягивающих напряжений от внешних сил и усилий преднапряжения, неравномерной и стесненной усадкой бетона, температурными воздействиями. Кроме того, механические свойства бетона крайне неоднородны. Поэтому трудно заранее предвидеть, где появится первая трещина в бетоне. В дальнейшем вследствие концентрации напряжений у концов трещин они развиваются опять–таки в направлении наименьшего сопротивления. Таким образом, процесс возникновения и развития трещины в бетоне является случайным процессом, и хотя можно предвидеть общий характер трещинообразования, точное местоположение и угол наклона трещины предугадать невозможно.

Поэтому в расчет вводят самое опасное положение трещины, т. е. такое, при котором сопротивление наклонного сечения оказывается наименьшим. Условием этого является минимальное значение отношения Q_пр/Q. Приближенно его часто заменяют условием, чтобы наименьшее возможное значение имела предельная поперечная сила Q_пр.

Расчет внецентренно сжатых элементов производят так же, как для изгибаемых элементов, без учета влияния нормальной силы. Это довольно грубое упрощение идет в запас прочности, так как сжимающее усилие увеличивает сопротивление сжатой зоны бетона срезу.

Изменение распределения трещин в зависимости от отношения высоты сечения к пролету балки (от преобладающих наклонных трещин до преобладающих нормальных трещин при большом пролете)

Расчет наклонных сечений в большей степени актуален для балок, однако, существуют методики расчета наклонных сечений и монолитных железобетонных плит перекрытий, опирающихся на колонны квадратного (и близкого к квадратному) сечения. Данная методика, в частности, подробно описана в диссертации Шеховцова И. В. «Прочность и деформативность железобетонных плит без поперечной арматуры при продавливании». Суть метода основывается на предположении, что несущая способность плиты на продавливание может быть определена, как несущая способность перекрестных балок приведенной ширины от действия поперечных сил. Рассматривается случай разрушения по сжатой зоне бетона в результате среза бетона над наклонной трещиной каждой из балок.

Бывают и смешанные расчеты на продавливание и наклонные сечения, в частности, в серии Б1.020.1-7 допускается производить расчет только примыкающих к колонне ригелей, а расчет на продавливание не производить.

Рис.1 Различные типы примыкания ригелей к колонне. Область продавливания обозначена контуром «с». Расчет на продавливание заменяется расчетом наклонных сечений примыкающих ригелей

Рекомендации

УСИЛЕНИЕ БЕТОННЫХ
И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ,
ПОВРЕЖДЕННЫХ ТРЕЩИНАМИ

Государственный комитет по архитектуре и градостроительству
при Госстрое СССР

Центральный ордена Трудового Красного Знамени
научно-исследовательский и проектный институт
типового и экспериментального проектирования жилища
(ЦНИИЭП жилища)

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УСИЛЕНИЮ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ,
ПОВРЕЖДЕННЫХ ТРЕЩИНАМИ

(протокол № 4 от 15 марта 1990 г.)

Москва — 1990

Настоящие Рекомендации знакомят со способом усиления и восстановления бетонных и железобетонных элементов, поврежденных трещинами. По сравнению с традиционным способом он прост в применении, экономичен и нетрудоемок.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников, занятых проектированием и строительством крупнопанельных жилых домов.

Рекомендации разработаны канд. техн. наук Ю.В. Барковым и инж. В.Ф. Захаровым на основе авторского свидетельства № 1432169 (Бюллетень открытий и изобретений, 1988, № 39).

ЦНИИЭП жилища оказывает техническую помощь в освоении и использовании способа усиления и восстановления несущей способности бетонных и железобетонных элементов крупнопанельных домов, поврежденных трещинами.

За консультацией и оказанием технической помощи при внедрении способа усиления конструкций обращаться по адресу: 127434, Москва, Дмитровское шоссе, 9, корп. Б, ЦНИИЭП жилища отдел, эксплуатационных свойств жилых зданий, тел. 216-89-18.

ВВЕДЕНИЕ

Анализ повреждений конструкций крупнопанельных зданий при различных аварийных случаях показал, что выполняя конструктивные мероприятия, можно восстановить несущую способность панелей и обеспечить их эксплуатационную надежность. Однако хотя строители и производят усиление элементов в соответствии с предписаниями проектных организаций, при этом часто применяются недостаточно обоснованные конструктивные решения. В одних случаях они разработаны с излишним запасом и требуют большого расхода материалов и трудозатрат, а в других — недостаточно эффективны. Поэтому так часто применяются металлические или железобетонные обоймы, которые помимо высокой стоимости и трудозатрат уменьшают жилую площадь.

В ряде стран при ремонте различных железобетонных конструкций применяется метод инъекции в трещины клеящих эпоксидных составов. Имеется и подобный отечественный опыт, примененный при восстановлении уникальных зданий и сооружений. Но широкого распространения этот метод не получил из-за несовершенства применяемого оборудования и специфики трещинообразования в панелях. В ряде случаев, чтобы заполнить эпоксидным составом полости трещины, создают искусственное ее раскрытие, что является весьма трудоемким процессом.

Поэтому предлагаемые методы усиления панелей, поврежденных трещинами, позволяющие восстановить эксплуатационные свойства и несущую способность элементов конструкций, должны быть просты, технологичны в исполнении при минимальных затратах.

Предлагаемый способ усиления конструкций, поврежденных трещинами, отвечает этим требованиям; он экономичен и менее трудоемок по сравнению с многими методами усиления элементов конструкций крупнопанельных зданий.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рекомендуемый способ усиления бетонных и железобетонных элементов предназначен для разработки проектных решений по усилению конструкций крупнопанельных зданий, поврежденных трещинами при аварийных случаях.

1.2. Способ усиления бетонных и железобетонных элементов может быть применен строительными организациями, осуществляющими строительство, ремонт и эксплуатацию крупнопанельных жилых домов.

1.3. Рекомендуемый способ усиления бетонных и железобетонных элементов поврежденных трещинами, рассчитан на применение в строительстве крупнопанельных домов различных серий, несущие конструкции которых представляют собой плоские панели и плиты перекрытия сплошного сечения. Конструктивное решение усиления несущих элементов крупнопанельных домов — внутренних стен и плит перекрытий, для которых разработаны рекомендации, позволяет исключить дальнейшее раскрытие и развитие трещин, повысить трещиностойкость и восстановить несущую способность конструкций при воздействии монтажных и эксплуатационных нагрузок.

1.4. Способ усиления разработан с учетом положений норм [1, 2, 3].

1.5. При усилении конструкций выполняются следующие работы:

— обследуются повреждения конструкций;

— определяется расчетом количество узлов усиления;

— проект усиления согласуется с проектной организацией;

— производится устройство узлов усиления;

— осуществляется контроль за качеством работ и соблюдением правил по технике безопасности.

2. КОНСТРУКТИВНОЕ РЕШЕНИЕ СПОСОБА УСИЛЕНИЯ

2.1. Конструктивное решение узла усиления панельных конструкций, поврежденных трещинами в крупнопанельных домах, заключается в следующем. Вдоль трещины, разделяющей панель на отдельные части, в ряде сечений, перпендикулярных направлению трещины, сверлят симметрично относительно трещины по два сквозных канала под углом 40-50° к плоскости элемента, в которые затем устанавливают металлические стержни, имеющие отгибы на одном конце и резьбу — на другом; отгибы стержней соединяют между собой электросваркой, после чего на стержнях с противоположных сторон затягивают гайки. За счет установки стержней с двух сторон обеспечивается равномерное обжатие сечения с трещиной (рис. 1).

Рис.1. Конструктивное решение способа усиления элементов:

а — элемент с трещиной и узлами усиления; б — конструкция одностороннего усиления и схема усилий; в — конструкция двухстороннего усиления и схема усилий; 1 — элемент с узлами усиления; 2 — трещина; 3 — сквозной канал; 4 — металлический стержень усиления; 5 — гнездо; 6 — отгибы стержней, соединенные на сварке; 7 — гайка с шайбой; 8 — сварной шов h _ш = 6 мм; l _ш = 30 — 40 мм; S — усилие от натяжения стержня, передаваемое через шайбу; Т — вертикальная составляющая от усилия, воспринимаемая отгибами стержней; N — горизонтальная составляющая, создающая обжатие сечения с трещиной

2.2. Полости каналов, в которых установлены стержни, заполняются цементным раствором.

2.3. Крепления концов металлических стержней узла усиления в элементах могут выполняться скрытыми или открытыми в зависимости от назначения элемента и условий эксплуатации. Открытые крепления покрываются антикоррозийными составами.

При устройстве скрытого крепления узла усиления в конструкции делаются углубления (гнезда), которые затем заполняются цементным раствором с добавлением пасты ПВА.

2.4. На основе расчетных и опытных данных установлены следующие рациональные параметры соединительных конструкций применительно к элементам и панелям крупнопанельных зданий наиболее распространенных серий:

— сквозные каналы Ø 12 мм;

— соединительные стержни из круглой стали Ø 10 мм, класса А-1;

— длина стержней — в зависимости от толщины элемента;

— длина отгиба принята 30 мм, длина сварного шва не менее 40 мм, высота сварного шва 5 мм, длина резьбы 40 мм.

В прил. 2 приводятся рабочие чертежи металлических стержней усиления (рис. 1.П.2) и шаблона для сверления сквозных каналов (рис. 2.П.2).

2.5. Количество устанавливаемых узлов усиления определяется расчетом в зависимости от типа и назначения конструкций, действующих усилий и величины нагрузки.

В разделах по усилению внутренних стен и плит перекрытий приводятся соответствующие методики расчета усилений элементов.

2.6. Узлы усиления в зависимости от типа конструкции и вида нагрузки могут выполняться либо с одной стороны (одной грани) элемента, либо с двух сторон. Так, при усилении внутренних стен усиление, как правило, выполняется с двух сторон с некоторым шагом, определяемым количеством узлов и длиной трещины. При усилении перекрытий узлы усиления выполняются с одной стороны с расположением стержней со стороны растянутого волокна плиты (см. рис.1).

3. УСИЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ СТЕН

3.1. Трещины во внутренних стеновых панелях условно могут быть разделены на четыре типа (табл. 1), для которых разработаны схемы усиления.

Основные способы усиления перекрытий (ЖБ и монолитных плит)

В домах старой постройки со временем возникает угроза разрушения перекрытий. Проблема с перекрытиями может возникнуть и в новых домах, когда нарушены правила эксплуатации здания.

Основные проблемы

Существует ряд факторов, которые могут повлиять на целостность домовых перекрытий:

1. Механические воздействия.
2. Воздействие на перекрытие агрессивных жидкостей, таких как кислоты и щелочные растворы.
3. Неблагоприятное воздействие окружающей среды.
4. Незаконная перепланировка зданий.
5. Разрушения, возникшие в результате пожаров.
6. Воздействие волны, возникшей в результате землетрясения.

Чаще всего разрушения выявляют в арматуре из-за коррозии металла. По этой причине происходит снижение несущей способности конструкций.

При перепрофилировании помещения иногда необходимо усиление плит перекрытия конструкций, т.к. здание будет выполнять другие функции, связанные с большими нагрузками. Например, в здании будет установлено новое, более тяжелое оборудование.

Начало работ

Каждый такой случай внимательно изучается специалистами. Проводится диагностика состояния несущих стен и плит перекрытий.

Основная цель подобного осмотра — выявление причин появления проблемы и способы устранения дефектов. Для проведения подобного типа работ привлекаются специалисты высокой квалификации и специальное оборудование. Самостоятельно без должного опыта и знаний нарушение целостности перекрытий устранить невозможно.

Обязательно изучаются параметры плиты: ее ширина, величина поперечного сечения и пролет. После удаления защитного пласта бетона устанавливают рабочее армирование. Проводят анализ состояния бетона. Изучают имеющиеся дефекты.

Перед началом работ необходимо провести подготовительные мероприятия, которые заключаются в следующем:

1. Под аварийное перекрытие подводят опоры, которые представляют собой бревна большого диаметра и распорки из металлических труб. Это необходимо для снижения и перераспределения нагрузки на плиты.
2. Чтобы четко видеть всю картину повреждений, удаляют слои побелки, штукатурки и краски. Зачищают все осыпающиеся участки бетонного слоя. Металлические прутья очищаются от следов ржавчины. Потом арматуру обрабатывают преобразователем для коррозии.
3. С верхней части плиты убирается оборудование, демонтируется пол.
4. С мест, где будет укладываться новый слой бетона, убирают пыль, а сами участки обезжириваются.

Выявляем нарушение

Основными признаками разрушений становятся трещины и отслоение бетонных элементов, расположенных в нижней части отдела плит. Дефекты перекрытий сопровождаются появлением трещин и отслоением стяжки. К проблемам могут привести прогибы и провисания конструкций, появление трещин в центральной части конструкций и в местах опор. Тревожным звонком может стать появление участков с потемнением или, наоборот, осветлением поверхности.

Для этого выбирают способ дополнительного усиления железобетонных плит. Все эти усилия будут неэффективны, если не устранить причины, вызвавшие разрушение плиты.

Восстанавливаем ребристую платформу

Если разрушены соседние ребристые плиты, все дефекты в них будут одинаковые. При укреплении смежные уголки и опалубка, выполненная в виде прижатой снизу доски, создают лоток. Его заполняют свежим бетоном мелкозернистого типа, затем проводят виброобработку, используя игольчатую вибробулаву с гибким валом.

Для усиления перекрытий лучше брать «расширяющийся» безусадочный цемент. Уголки в дальнейшем станут дополнительной частью арматуры. Также требуется провести обработку антикоррозионной защитой и окрашивание суриком.

Реставрируем старые перекрытия

Конструкции, сделанные из двутавровых несущих балок перекрытия и бетона, в основе которого лежит битый кирпич, ремонтировать приходится редко. Причиной тому большой запас прочности. При строительстве перекрытий такого типа закладывается прочность, в 3 раза превосходящая необходимую.

Повреждение такого перекрытия может произойти только после длительного проникновения воды и возникшей по этой причине коррозии металлических частей. Видимым повреждением таких плит становятся трещины перекрытия.

Современные технологии

Сейчас все чаще предпринимаются попытки заменить металлические прутья углепластиком. Для этого изготавливают жгуты и ткань из пластика. Эти новые материалы по своей прочности превосходят металлическую арматуру. Если описывать свойства таких тканей, они идентичны кевлару, который используется для производства бронежилетов.

Способы усиления (укрепления) основных видов плит

В строительстве используются самые разные типы плит. Они могут быть монолитные, ребристые, многопустотные. В зависимости от степени и типа разрушения выбирается и способ усиления перекрытий. Перед началом работ проводят необходимые вычисления и создают технический проект.

Многопустотных перекрытий

Такие плиты восстанавливают путем заполнения технологических пустот. Этот метод намного эффективнее, чем установка дополнительного монолита. Сначала очищают плиту от стяжки. Затем в ней делают борозду, шириной до 100 мм, вдоль плиты над пустотами. На следующем этапе продувают сжатым воздухом поверхности.

Дальше изготавливают вертикальный армирующий каркас и горизонтальную армирующую сетку. Затем выставляются специальные рейки, пустоты заливаются бетоном.

2 способа для монолитных перекрытий

Самый распространенный способ усиления монолитных перекрытий — это создание еще одной монолитной плиты, которая накладывается поверх старой. Однако многие специалисты считают, что данный метод не всегда эффективен. В некоторых случаях путем расчетов удается доказать, что старое покрытие, наоборот, нагружается еще больше.

Усиление ребер надежнее проводить уголками, предварительно обработав их, удалив с поверхности жир. Размер такого уголка — 100х100 или 120х120 мм. Его заводят под ребро плиты. В опорных частях готовят зазор, глубиной до 120 мм.

П образных плит

Такой тип можно усилить двумя способами. Первый способ уже описан — с созданием нового массива из бетона. Второй способ заключается в применении швеллера. Он помогает перераспределить нагрузки, большая часть которых будет приходиться на балки перекрытия и несущие стены. Тот же эффект дает «корсет» из сварных балок.

Ребристых перекрытий

Для ремонта таких перекрытий разработали три методики:

1. Используют ту же технологию, что и при ремонте монолитных плит.
2. Устанавливают поддерживающие колонны.
3. Применяется шпренгельная арматура. Она укладывается по диагонали плиты, тем самым образуя 2 ребра жесткости, усиливая таким образом плиту.

Железобетонных плит углеволокном

Такой тип усиления считается самым прогрессивным. В этом случае углеродная лента приклеивается прямо на саму ЖБ-плиту.

Что делать при перегруженности колон

Многие специалисты, которым приходилось сталкиваться с восстановлением плит, считают, что подобные способы в большинстве случаев полностью не решают проблему. Их можно использовать, когда проводится усиление сжатых колонн, которые совпадающих с проекцией рабочих арматурных стержней каркаса. Колоны в этом случае обматываются жгутами в несколько слоев.

Плиты любого здания постоянно находятся под напряжением. На них действуют механические, статистические и динамические силы. Дополнительно они разрушаются от неблагоприятных условий окружающей среды, воздействия разных химических веществ. Поэтому обследование их состояния и определение метода усиления являются ответственной работой.

Основные правила устройства монолитных перекрытий

Самым надежным (но не всегда целесообразным) вариантом междуэтажного перекрытия является монолитное перекрытие. Оно выполняется из бетона и арматуры. О правилах устройства монолитных перекрытий читайте в этой статье. Разбор характеристик видов и применения, устройства монолитных перекрытий.

В каких случаях нужно именно устройство монолитных перекрытий

Монолитное железобетонное перекрытие является самым надежным, но и самым дорогим из всех существующих вариантов. Следовательно, необходимо определить критерии целесообразности его устройства. В каких же случаях целесообразно устройство монолитных перекрытий?

1. Невозможность доставки/монтажа сборных железобетонных плит. При условии осознанного отказа от других вариантов (деревянное, облегченное Terriva и т.п.).
2. Сложная конфигурация в плане с «неудачным» расположением внутренних стен. Она в свою очередь не позволяет разложить достаточное количество серийных плит перекрытия. То есть требуется большое количество монолитных участков. Затраты на подъемный кран, и на опалубку не рациональны. В этом случае лучше сразу переходить к монолиту.
3. Неблагоприятные условия эксплуатации. Очень большие нагрузки, крайне высокие значения влажности, не решаемые полностью гидроизоляцией (автомойки, бассейны и т.д.). Современные плиты перекрытия обычно выполняют предварительно напряженными. В качестве армирования применяют натянутые стальные тросы. Их сечение в виду очень высокой прочности на растяжение очень небольшое. Такие плиты крайне уязвимы для коррозионных процессов и характерны хрупким, а не пластичным характером разрушения.
4. Совмещение функций перекрытия с функцией монолитного пояса. Опирание сборных железобетонных плит непосредственно на кладку из легких блоков, как правило, не допускается. Необходимо устройство монолитного пояса. В тех случаях, когда стоимость пояса и сборного перекрытия идентична или превышает цену монолита, целесообразно остановиться именно на нем. При опирании его на кладку с глубиной, равной ширине пояса, устройство последнего обычно не требуется. Исключение могут составить сложные грунтовые условия: просадочность 2-го типа сейсмическая активность закарстованность и т.д.

Определение требуемой толщины монолитного перекрытия

Для изгибаемых плитных элементов, за десятилетия опыта применения железобетонных конструкций, опытным путем определено значение — отношения толщины к пролету. Для плит перекрытия оно составляет 1/30. То есть при пролете 6м оптимальная толщина составит 200мм, для 4,5мм — 150мм.

Занижение или наоборот, увеличение принимаемой толщины возможно исходя из требуемых нагрузок на перекрытие. При низких нагрузках (к нему относится частное строительство) возможно уменьшение толщины на 10-15%.

НДС перекрытий

Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.

Рассмотрим два случая — свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.

Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).

Разница в моментах Мх.

Разница в моментах Му.

Разница в подборе верхнего армирования по Х.

Разница в подборе верхнего армирования по У.

Разница в подборе нижнего армирования по Х.

Разница в подборе нижнего армирования по У.

Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления — ещё и поворот.

Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.

Армирование монолитного перекрытия. Продольное и поперечное армирование

Бетон отлично работает на сжатие. Арматура — на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).

Расстояние между арматурными стержнями — это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм.
В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть — именно здесь возникают наибольшие напряжения.

Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).

В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила «среза») воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор — стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.

Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.

Монтаж арматуры перекрытия.

Заливка перекрытия бетоном.

Расчет монолитного перекрытия пример

Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами. Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?

В расчёте приняты следующие нагрузки:

1. Собственный вес железобетона с расчётным значением 2750кг/м3 (при нормативном весе 2500кг/м3).
2. Вес конструкции пола 150 кг/м2.
3. Полезная нагрузка 300 кг/м2.
4. Вес перегородок (усредненный) 150 кг/м2.

Общий вид расчетной схемы.

Схема деформации плит под нагрузкой.

Эпюра моментов Му.

Эпюра моментов Мх.

Подбор верхнего армирования по Х.

Подбор верхнего армирования по У.

Подбор нижнего армирования по Х.

Подбор нижнего армирования по У.

Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:

Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.

Обратите внимание на строгое соответствие всплесков значений моментов со всплесками требуемого армирования.

Толщина монолитного перекрытия

В соответствии с выполненными расчетами можно порекомендовать, для устройства монолитных перекрытий, в частных домах толщину перекрытия 150мм, для пролетов до 4,5м и 200мм до 6м. Превышать пролет в 6м нежелательно. Диаметр арматуры зависит не только от нагрузки и пролета, но и от толщины плиты. Устанавливаемая зачастую арматура диаметром 12мм и шагом 200мм сформирует существенный запас. Обычно можно обойтись 8мм при шаге 150мм или 10мм с шагом 200мм. Даже это армирование едва ли будет работать на пределе. Полезная нагрузка принята на уровне 300кг/м2 – в жилье её может сформировать, разве что, крупный шкаф полностью заполненный книгами. Реально действующая нагрузка в жилых домах, как правило, существенно меньше.

Общее требуемое количество арматуры легко определить исходя из усредненного весового коэффициента армирования 80кг/м3. То есть для устройства перекрытия площадью 50м2 при толщине 20см (0,2м) понадобится 50*0,2*80=800кг арматуры (примерно).

При наличии сосредоточенных или более существенных нагрузок и пролетов, применять указанные в данной статье диаметр и шаг арматуры для устройства монолитного перекрытия нельзя. Потребуется расчет для соответствующих значений.

Видео: Основные правила устройства монолитных перекрытий