Усиление многопустотных плит перекрытия

Оптимизация конструкций усиления многопустотных плит перекрытия Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Сербиновский П.А., Маилян Д.Р.

Данная статья посвящена разработке оптимальных конструкций усиления многопустотных плит для обеспечения надежного восстановления или увеличения несущей способности, безопасной эксплуатации многопустотных плит , минимизации стоимости и трудоемкости.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Сербиновский П.А., Маилян Д.Р.

Optimization of reinforcement constructions of hollow-core slabs

The article is concerned with development of optimal reinforcement constructions of hollow-core slabs to ensure reliable recovery or increase the bearing capacity, safe operation of hollow-core slabs, safety operation of hollow-core slabs, cost and complexity inimisatrion.

Текст научной работы на тему «Оптимизация конструкций усиления многопустотных плит перекрытия»

Оптимизация конструкций усиления многопустотных плит перекрытия

1 2 П.А. Сербиновский , Д.Р.Маилян

1ОАО — институт «Ростовский Промстройниипроект» 2Ростовский государственный строительный университет

Аннотация: Данная статья посвящена разработке оптимальных конструкций усиления многопустотных плит для обеспечения надежного восстановления или увеличения несущей способности, безопасной эксплуатации многопустотных плит, минимизации стоимости и трудоемкости.

Ключевые слова: Многопустотная плита, конструкция усиления, оптимизация, безопасная эксплуатация, армирование, эпюра моментов, эпюра материалов, арматурный стержень, центр тяжести арматуры.

Усиление железобетонных многопустотных плит перекрытия — одна из часто встречающихся задач при реконструкции или капитальном ремонте зданий и сооружений. Данная статья посвящена разработке оптимальных конструкций усиления для обеспечения надежного восстановления или увеличение несущей способности, безопасной эксплуатации многопустотных плит, минимизации стоимости и трудоемкости [1, 2].

Выбор оптимального расположения арматуры усиления по высоте

Наиболее часто применяемое решение для усиления многопустотных плит — установка арматурных каркасов в пустоты плиты сверху [3, 4]. При этом растянутый арматурный стержень усиления находится выше существующей арматуры плиты. Плечо внутренней пары сил усиленной конструкции уменьшается по сравнению с плечом внутренней пары сил плиты до усиления. Это приводит к перерасходу арматуры усиления.

Данную конструкцию можно оптимизировать, сместив центр тяжести арматуры плиты и арматуры усиления ниже. Это можно осуществить с помощью установки арматуры усиления (или углепластика) ниже существующей арматуры плиты, использовав для этого как существующие

конструктивные решения [5- 7], так и новые конструктивные решения (см. рис. 1) [8 — 11]. Таким образом, увеличивается момент внутренней пары сил, что позволяет экономить арматуру усиления.

В случае разрушения усиливаемой плиты по арматуре, чтобы определить необходимую площадь арматуры усиления воспользуемся выражением для определения момента, воспринимаемого изгибаемым железобетонным элементом:

Мг = ИьЬх(И,о — 0,5х), (1)

где — расчетное сопротивление бетона, Ь — ширина плиты, К!^ —

расстояние от верхней грани плиты до центра тяжести арматуры плиты и арматуры усиления,

где Е5 — расчетное сопротивление существующей арматуры, А5 — площадь

существующей арматуры, — расчетное сопротивление арматуры

усиления, — площадь арматуры усиления.

Подставляя выражение (2) в (1) и решая полученное уравнение относительно , получаем искомую зависимость:

Я^ = ИьЬк0 — — RsAs, (3)

где Л-о — расстояние от верхней грани плиты до центра тяжести арматуры

плиты, с — расстояние между центром тяжести арматуры плиты и центром тяжести арматуры плиты и усиления.

А — А(вар.2) Б-Б(вар.2)

1 — усиливаемая плита; 2 — пазы; 3 — пустоты; 4 — арматура усиления; 5 — анкер; 6 — отверстие для размещения анкеров; 7 — выступ

Рис. 1 — Установка стержня в пазы ниже пустоты со смещением стержня к нижней грани плиты

где у — расстояние между арматурой усиления и существующей арматурой плиты.

Решая совместно выражения (3) и (4) , получаем итоговое значение

. Выбрав класс арматуры усиления, определяем необходимую площадь арматуры.

Выбор оптимальной длины конструкций усиления

Чтобы выбрать оптимальную длину конструкции усиления, необходимо определить участок плиты, нуждающийся в усилении. Для этого необходимо сравнить эпюру моментов от нагрузки, которую должна воспринимать плита после усиления, с эпюрой материалов плиты перекрытия до усиления.

Рис. 2. — Сравнение эпюры моментов и эпюры материалов. Очевидно, что в усилении нуждается участок между точками 1 и 2. Рассмотрим наиболее часто встречающийся случай загружения -равномерно распределенной нагрузкой. Момент от внешней нагрузки, которую должна воспринять плита после усиления определяется по формуле:

где к — коэффициент изменения нагрузки (к = цг / ц), цг — значение равномерно распределенной нагрузки, которую должна воспринять плита после усиления, ц — значение равномерно распределенной нагрузки,

воспринимаемой плитой до усиления, I — пролет плиты, х — текущая координата.

Эпюра материалов плиты до усиления описывается уравнением:

Аналогично можно определить положение точек 1 и 2 для других случаев загружения, заменяя выражение (6) на соответствующее уравнение моментов.

Длина стержня усиления равна:

Отметим, что 1Г — расчетная длина стержней усиления. При практическом применении длина стержня усиления может варьироваться в зависимости от выбранной конструкции усиления, для обеспечения анкеровки данных стержней.

Пример использования представленных зависимостей

Рассмотрим плиту ПК8-58-12 по серии ИИ-04-4 в.2.

Ее характеристики: ширина сжатой зоны плиты Ь=116см, пролет плиты

¿=570см, рабочая арматура 4014 А-1У (Л5=6,16см , =5100кгс/см ), к0=19см,

бетон класса В15 (М200) Яь=86,7кгс/см , расчетная нагрузка, действующая на плиту по серии q=1120кгс/м . Необходимо увеличить нагрузку в 1,5 раза, по сравнению с нагрузкой указанной в серии. Расчет плиты показал, что практически плита несет нагрузку, указанную в серии. Тогда к=1,5. Усиление производим арматурой класса А400, Щ = 3570кгс/см2

Определим расстояние от опоры плиты (шарнира) до конструкции усиления по формуле (9): х=126см, тогда длина стержней усиления по формуле (10) равна: 1Г=317см (без учета длины анкеровки).

Определим необходимую площадь арматуры усиления при установке в пустоту плиты, по формулам (3 и 4). Она равна Аг5 =3,68 см2, при этом

=18,69 см. Согласно сортаменту необходимо установить 2016 А400.

Установив арматуру усиления на 3 см ниже арматуры плиты, центр тяжести арматуры плиты и усиления сместиться на С — 0,45см

(рассчитывается по формуле (5), тогда Кд = 19,45см. Пересчитывая необходимую площадь арматуры усиления по формуле (3) получаем =3,06см2. Согласно сортаменту необходимо установить 2014 А400.

Следовательно, экономия материалов за счет установки конструкции усиления оптимальной длины составляет до 44% по сравнению с установкой стержней усиления по всей длине плиты. Еще 17% можно сэкономить, опустив стержень усиления на 3 см ниже существующего армирования плиты.

1. Карлина И.Н., Новоженин В.П. Особенности проведения комплексных натурных обследований объектов, подлежащих реконструкции // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 (2) URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1235.

2. Гроздов В.Т. Усиление строительных конструкций при реставрации зданий и сооружений. СПб.: 2005. 114с.

3. Рекомендации по усилению и ремонту строительных конструкций инженерных сооружений. М.: ЦНИИпромзданий. 1997. 167 с.

4. Мальганов А.И., Плевков В.С., Полищук А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий (Атлас схем и чертежей). Томск: Томский межотраслевой ЦНТИ, 1990. 316с.

5. United States Patent 5,894,003. Lockwood April 13, 1999. Method of strengthening an existing reinforced concrete member. Current International Class: E04G 23/02 (20060101). Inventors: Lockwood; William D. (Dayton, OH).

6. United States Patent 6,811,861. Bank, et al. November 2, 2004. Structural reinforcement using composite strips. Current International Class: E04G 23/02 (20060101). Inventors: Bank; Lawrence C. (Madison, WI), Lamanna; Anthony J. (Madison, WI).

7. Матвеев Е.П., Мешечек В.В. Технические решения по усилению и теплозащите конструкций жилых и общественных зданий. М.: Старая Басманная, 1998. 209 с.

8. Пат. 147226 Российская Федерация, МПК E04G 23/02. Конструкция усиления железобетонной многопустотной плиты перекрытия / Маилян Д.Р., Дедух Д.А., Сербиновский П.А.; заявитель и патентообладатель Маилян Д.Р., Дедух Д.А., Сербиновский П.А, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ростовский государственный строительный университет, РГСУ. № 201425755 заявл. 25.06.2014 ; опубл. 29.09.2014, Бюл. № 30.

9. Пат. 153650 Российская Федерация, МПК E04G 23/02. Конструкция усиления многопустотной плиты / Маилян Д.Р., Сербиновский П.А.; заявитель и патентообладатель Маилян Д.Р., Сербиновский П.А, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет, РГСУ. № 2015106150 заявл. 12.01.2015 ; опубл. 27.07.2015, Бюл. № 21.

10. Пат. 154148 Российская Федерация, МПК E04G 23/02. Конструкция усиления железобетонной многопустотной плиты перекрытия / Маилян Д.Р., Сербиновский П.А.; заявитель и патентообладатель Маилян Д.Р., Сербиновский П.А, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет, РГСУ. № 2015100987 заявл. 20.07.2015; опубл. 20.08.2015, Бюл. № 23.

11. Сербиновский П.А., Сербиновский А.В., Маилян Д.Р. Новые конструкции усиления многопустотных железобетонных плит. // Инженерный вестник Дона, 2015, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3313.

1. Karlirn I. N., Novozhenin V.P. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, №4 (2) URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p2y2012/1235.

2. Grozdov V.T. Usilenie stroitel’nykh konstruktsiy pri restavratsii zdaniy i sooruzheniy [Strengthening of building structures in the restoration of buildings and structures]. SPb. 2005. 114 p.

3. Rekomendatsii po usileniyu i remontu stroitel’nykh konstruktsiy inzhenernykh sooruzheniy [Recommendations for strengthening and repair of building structures engineering structures]. M.: TsNIIpromzdaniy. 1997. 167 p.

4. Mal’ganov A.I., Plevkov V.S., Polishchuk A.I. Vosstanovlenie i usilenie stroitel’nykh konstruktsiy avariynykh i rekonstruiruemykh zdaniy (Atlas skhem i chertezhey) [Restoration and strengthening of building structures damaged and reconstructed buildings (Atlas diagrams and drawings)]. Tomsk: Tomskiy mezhotraslevoy TsNTI, 1990. 316р.

5. United States Patent 5,894,003. Lockwood April 13, 1999. Method of strengthening an existing reinforced concrete member. Current International Class: E04G 23/02 (20060101). Inventors: Lockwood; William D. (Dayton, OH).

6. United States Patent 6,811,861. Bank, et al. November 2, 2004. Structural reinforcement using composite strips. Current International Class: E04G 23/02 (20060101). Inventors: Bank; Lawrence C. (Madison, WI), Lamanna; Anthony J. (Madison, WI).

Усиление многопустотных плит перекрытия

Усиление многопустотных плит перекрытия

Содержание

Главной характеристикой пустотных плит перекрытия является их несущая способность, снижение показателя которой может нести непоправимые последствия. При эксплуатации плит перекрытия, как и любого другого изделия, оно подвергается физическому износу, так же на характеристики могут повлиять пожары, землетрясения и другое. По факту, единственным способом ремонта плиты является её укрепление.

Положительные стороны пустотных плит

Главные факторы использования пустотных ЖБИ плит для перекрытия пролётов здания:

• Стоимость. Применение плит обойдётся на треть дешевле, чем заливка монолитного пролёта.
• Вес. Из-за наличия продолговатых технологических отверстий конструкция намного легче аналогов.
• Прочность. Плиты производят на высокотехнологичных заводах с учетом всех норм и требований.
• Трудоёмкость. По сравнению с монолитной конструкцией, пустотные плиты уложить намного легче.
• Скорость. Монтаж происходит при помощи крана и очень быстро.

Перекрытия из пустотных плит. Технические характеристики

Плиты пустотного типа различаются по видам из-за разных технологий производства:

Метод без опалубки. Плиты производят на постоянно движущимся конвейер, а потом их нарезают на нужные размеры. Делаются плиты марок 3,1ПБ, 1,6ПБ и плиты перекрытия серии ПБ толщиной 22 сантиметра.

С опалубкой. Как можно понять, в данной технологии применятся опалубка. Изготавливаются точно такие же типы плит.

На какие характеристики смотрят при выборе плит перекрытия:

• Размер. На выбор размера влияет поставленная задача, пролёт какой длинны нужно перекрыть.
• Максимальная несущая способность. Несущая способность варьируется от вида плиты от 800 до 1600 килограмм на метр квадратный.

Для усиления пустотных плит учитывают состояние несущей конструкции. Такие работы производят при необходимости сделать надстройку. Однако, логично, что чаще всего такие работы проводят при обнаружении повреждений целостности плиты.

Как усиливают монолитные плиты

Самый простой и распространённый способ усиления плиты – заполнение технологических пустот в плите . Такой способ применяют, когда нужно усилить плиты после вырезки отверстий под дымоход или коммуникации.

1. Пол зачищают от всего лишнего.
2. Пробивают борозды над пустотами шириной до 10 сантиметров.
3. Продувают контактную площадь.
4. Делают и устанавливают армирующую сетку в пустоты.
5. Выставляются маячные рейки для набетонки.
6. Бетон заливают в пустоты.

В редких случаях усиление производят путём установки специальных балок, которые разгружают конструкцию.

Для достижения жесткости в конструкцию устанавливают каркас из арматуры, который нужен для усиления двух рядом стоящих плит. Далее конструкция заливается бетоном.

Существуют и другие способы усиления плит.

Самым технологичным и надежным способом усиления является наклейка специальной композитной ленты. Пленка наклеивается снизу плиты. От количества слоёв зависит прочность плиты.

В заключение можно сказать, что усиление плит перекрытия требует не только специальных инструментов, но и знаний для проведения тестирования прочности плиты. Ещё эта работа является очень ответственной, так как любое отклонение от инструкции и нарушение технологии может повлечь за собой полное разрушение. Исходя из выше сказанного, лучше доверить это дело профессионалам.

Если вам необходимо заказать плиты перекрытия, то следует обратиться в IS GROUP. Мы готовы предоставить различные конструкции, в любой регион страны. У нас вы сможете найти различные дорожные плиты, аэродромные плиты блоки ФБС, СВАИ, плиты перекрытия и многие другие плиты ЖБИ. Доставка осуществляется железнодорожным транспортом. Если в вашем городе нет компании, которая может обеспечить вас строительными материалами, то обязательно обратитесь к нам по телефону 8 (800) 300-66-56.

Способы усиления плит перекрытий

Плиты перекрытий зданий и сооружений работают в условиях высоких механических нагрузок и нередко подвергаются вредному воздействию ряда вредных факторов: взрыв, осадка, землетрясение, пожар, высокая влажность, промерзание, внезапная механическая нагрузка, воздействие химически агрессивных веществ и др.

• Особенности усиления плит перекрытия
• Усиление пустотных плит перекрытия
• Усиление монолитных плит перекрытия
• Усиление ребристых плит перекрытия
• Усиление П образных плит перекрытия
• Усиление железобетонных плит перекрытия углеволокном
• Заключение

Основной материал и армирование изделия частично разрушаются. Поэтому для возможности дальнейшей эксплуатации сооружения требуется усиление плиты перекрытия различными способами.

Особенности усиления плит перекрытия

При строительстве зданий и сооружений используются различные типы плит перекрытия: пустотные, монолитные и ребристые. В зависимости от типа плиты, условий эксплуатации и характера разрушения инженер-строитель принимает решение какой тип или типы усиления применить. Решение принимается в каждом конкретном случае, производится прочностной расчет усиления плиты перекрытия, а также оформляется и согласовывается технический проект.

На данный момент времени в арсенале конструктора есть следующие технологии усиления повреждённой плиты перекрытия: усиление плит перекрытия углеволокном, усиление плит перекрытия металлическими балками, а также усиление плиты перекрытия сверху или снизу наращиванием арматуры и слоя бетона. Рассмотрим технологии восстановления несущей способности плит перекрытия подробнее.

Усиление пустотных плит перекрытия

Технология усиления и ремонта пустотных плит перекрытия, является одной из самых простых и самых малозатратных. Суть технологии заключается в высвобождении плиты от всех механических нагрузок (оборудование, мебель и пр.). Далее производится механическое вскрытие пустот, установка арматуры и принудительное, под давлением, наполнение пустот высокопрочным бетонным раствором.

Усиление монолитных плит перекрытия

Вид усиления железобетонных изделий этого вида принимается конструктором на основании обследования конкурентного сооружения и расчета величины механических нагрузок. В подавляющем большинстве случаев принимается решение об усилении плиты перекрытия снизу, в зоне изгибающих нагрузок. Разработано и используется две технологии усиления монолитной плиты снизу.

В обоих вариантах присутствует дополнительный арматурный пояс, на который методом торкретирования «набрасывается» дополнительный бетонный материал. Разница заключается в том, что в первом варианте дополнительный арматурный пояс крепится к усиливаемой плите через специальные отгибы, приваренные к вскрытой арматуре усиливаемой плиты. А во втором случае армпояс крепится к стальной полосе, смонтированной на сквозных анкерных болтах.

В ряде случаев применяется технология усиления сверху с устройством железобетонных шпонок, верхнее наращивание в виде дополнительной монолитной армированной плиты и другие технологии. В любом случае при усилении монолитной плиты решаются задачи:

• Эффективное крепление арматурного пояса к ремонтируемой поверхности.
• Установка опалубки.
• Заливка бетонного раствора и уход за залитой конструкцией.

Усиление ребристых плит перекрытия

Ремонт ребристых плит перекрытия предусматривает использование трех технологий. Дополнительное армирование и бетонирование как в случае с монолитными плитами. Установка поддерживающих колонн и усиление несущей способности плиты с помощью шпренгельной арматуры.

Шпренгельная арматура обустраивается по диагоналям усиливаемой конструкции и образуя взаимно пересекающиеся плоскости (ребра жесткости) обеспечивают необходимое усиление и жёсткость усиливаемой плиты перекрытия

Усиление П образных плит перекрытия

Работы по увеличению несущей способности П-образных плит перекрытия могут осуществляться либо наращиванием нового массива армированного бетона, как в предыдущих случаях, так и усилением плит перекрытия швеллером. В этом варианте изгибающие нагрузки на плиту перераспределится на балки из швеллера и несущие стены. Ввиду неэстичности внешнего вида усиления, данный метод используется для ремонта и реконструкции производственных цехов и складских помещений.

Аналогичный эффект получается при усилении монолитных плит перекрытия сверху металлическими балками. Данная технология связывает аварийную плиту своеобразным «корсетом» из сварных швеллеров или двутавровых балок и не допускает ее разрушение.

Усиление железобетонных плит перекрытия углеволокном

Это самая современная технология, позволяющая существенно увеличить несущую способность пииты перекрытия любого вида и типа конструкции. Суть и технический смысл технологии заключается в наклеивании на верхние или нижние поверхности плиты углеродной ленты и ламелей.

Углеродные волокна работают как дополнительное армирование и увеличивают несущую способность конструкции. Учитывая небольшую относительную прочность углеволокна можно говорить, что с помощью данного метода невозможно кардинально увеличить несущую способность плит перекрытия.

Заключение

Плиты перекрытия зданий и сооружений работают в тяжелых условиях эксплуатации. На данные конструкции воздействуют механические статические и динамические нагрузки, вредные атмосферные факторы, химические вещества. Поэтому расчет несущей способности плит перекрытия возможное ее усиление следует доверять профессиональным, опытным в этом вопросе компаниям.

Усиление многопустотных плит перекрытия

Требуется усилить многопустотную железобетонную плиту в связи с увеличением полезной нагрузки на перекрытие.

Рис. 1.1 Поперечное сечение многопустотной плиты

Исходные данные. Параметры плиты до усиления:

• Номинальные размеры плиты в плане 1,2х6,0 м;
• высота h=220 мм;
• бетон тяжелый, подвергнутый тепловой обработке, класса В25 (Rb=14.5 МПа) ;
• рабочая продольная арматура стержневая 4ø18А-III (Rs=365 МПа).

Полезная нагрузка на плиту v = 12,5 кПа, в том числе длительная составляющая 0,7* v = 0,7 *12,5 = 8,75 кПа. Нагрузка от массы пола g=0,8 кПа.

Решение:

Определяем расчетную нагрузку на 1 м длины плиты.

Полная расчетная нагрузка на 1 м длины при ширине плиты B=1.2 м

q = q1*B = 19.26*1.2 = 23.11 кН/м;

где, q1 — расчетная нагрузка по табл. 1.1.

Находим расчетный максимальный изгибающий момент от полной нагрузки.

Расчетный пролет плиты:

где l – номинальный пролет плиты;

b_риг — ширина сечения ригеля.

Табл. 1.1 Нагрузка на 1 м2 перекрытия

Рис. 1.2 К определению несущей способности нормального сечения плиты: а – расчетная схема плиты; б – расчетное поперечное сечение

Определяем несущую способность нормального сечения плиты.

Рабочая высота сечения плиты:

h = h — a = 220 — 27 = 193 мм

где

Находим положение нейтральной оси из условия:

365*10 3 *1018*10 -6 = 371,57 кН 3 *0.9*1.16*0.031 = 469.28 кН

где, γ_b1 – коэффициент, учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки (γ_b1 =0.9 при продолжительном действии нагрузки).

Условие выполняется, если нейтральная ось находится в полке.

Определяем высоту сжатой зоны сечения:

Относительная высота сжатой зоны сечения:

Несущая способность нормального сечения:

Условие не выполняется; следовательно, требуется усиление плиты.

Коэффициент усиления:

т.е. необходимо повысить прочность плиты в пролете на 48,6 %

Расчет усиления плиты методом наращивания сечения

Рис. 1.3. К расчету усиления нормального сечения плиты пособом наращивания сечения: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Задаемся классом бетона усиления. Принимаем бетон класса В30 (на класс выше бетона плиты, R_b1 = 17.0 МПа)

Определим высоту сжатой зоны, предполагая, что нейтральная ось на ходится в пределах толщины нового бетона (рис. 1.3, б):

Рассчитаем толщину набетонки с учетом ее догружающего действия из выражения:

Толщина слоя нового бетона превышает 100 мм, что нежелательно вследствие значительного уменьшения полезной высоты помещения. Выполняем усиление дополнительным армированием.

Расчет усиления плиты методом дополнительного армирования

Рис. 1.4. К расчету усиления нормального сечения плиты способом дополнительного армирования: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Условие не выполняется; следовательно, нейтральная ось усиленного сечения находится в ребре.

Определяем коэффициент α_m:

Принимаем значение α_m = α_R= 0.387 По табл. находим коэф. ξ = 0,524

Вычисляем требуемую площадь сечения суммарной арматуры:

Выделим требуемую площадь сечения дополнительной арматуры класса А400 (R_s1 = 350 МПа):

где, m = 0.95 — коэффициент условий работы арматуры усиления при полной разгрузке перекрытия.

Принимаем 2∅25 А400 (A_s1,f = 982 мм 2 )

Определяем фактическую несущую способность нормального сечения после усиления.

где m₁ = 1.0 — коэффициент (отсутствует подварка стержней усиления к существующей арматуре);

Так как условие не выполняется, нейтральная ось находится в ребре. Высота сжатой зоны:

Рабочая высота усиленного сечения:

Относительная высота сжатой зоны:

Усиленное сечение переармировано.

Фактический изгибающий момент, воспринимаемый сечением плиты после усиления, составит:

Увеличиваем количество арматуры усиления, принимая 2Ø28 А400, либо выполним усиление плиты комбинированным способом, т.е. дополнительным армированием при одновременном наращивании сечения.

Расчет усиления плиты комбинированным способом

Рис. 1.5. К расчету усиления нормального сечения плиты комбинированным способом: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Назначаем набетонку минимальной толщины δ = δ_min = 50 мм. Принимаем бетон класса В30 (на класс выше бетона плиты, R_b1 = 17.0 МПа)

Условие выполняется; следовательно, нейтральная ось проходит в пределах нового бетона (следует стремиться к тому, чтобы нейтральная ось проходила в набетонке).

Определяем коэффициент α_m:

Требуемая площадь суммарной арматуры:

Выделим площадь сечения арматуры усиления, которую также принимаем класса А400:

Принимаем 2Ø14 А400 (A_s1,f = 308 мм 2 )

Определяем фактическую несущую способность нормального сечения после усиления.

Высота сжатой зоны:

Относительная высота сжатой зоны усиленного сечения:

По табл. 3.1 прил. 3 находим αm = 0,107

Фактический изгибающий момент, воспринимаемый сечением плиты, усиленной комбинированным способом, составит:

Увеличивая количество дополнительной арматуры, можно повысить запас прочности усиленной плиты.

Усиление плит перекрытия

Большинство современных зданий построенных в наши дни, а также в предыдущем столетии имеют конструкцию с применением железобетонных плит перекрытий. Несмотря на высокую надежность и прочность таких сооружений, с течением времени по причине износа или модернизации может потребоваться усиление плит перекрытий. В первую очередь это может быть вызвано физическим износом конструктивных строительных элементов, которые в результате воздействия времени и внешних факторов частично утратили свои первоначальные свойства в области несущей способности. Помимо этого усиление может потребоваться и в результате переоборудования и модернизации зданий и сооружений, в которых изменяются параметры в результате строительства дополнительных этажей или увеличения нагрузки. При этом эксплуатация объектов с утратившими свои прочностные характеристики перекрытиями или с элементами, подвергающимися высоким нагрузкам, выходящим за пределы расчетных, допустимых показателей, является недопустимой. Это может привести к обрушению здания или сооружения, гибели или травмированию людей, служить причиной для нанесения экономического ущерба в результате утраты имущества, основных средств, оборудования.

Нередко усиление перекрытий требуется и в обычных многоквартирных домах. Причиной тому может служить, как износ и влияние механических факторов, а также внешней среды, так и проведение незаконных перепланировок соседями. Разрушение несущих конструкций является причиной прогрессирующих разрушений, которые необходимо своевременно устранять для предотвращения аварий и их негативных последствий.

В ряде случаев усиление представляет собой плановое мероприятие, которое предусмотрено амортизационными сроками объектов, преследуя цель поддержания рабочих параметров прочности строительных конструкций, зданий и сооружений. Упрочнение может потребоваться и новым зданиям по причине наличия монтажных дефектов или необходимости проведения работ по устранению инженерных ошибок и просчетов, допущенных на стадии проектирования. Работы по реконструкции зданий служат обязательным этапом для всех видов сооружений и могут потребоваться досрочно при изменении условий эксплуатации сооружений. Дополнительные нагрузки и вибрации способствуют преждевременному износу строительных конструкций, которые нуждаются в своевременном ремонте.

При этом срок службы здания, как правило, указывается в паспорте, а периодичность осмотров и проверок целостности, запланированных ремонтов устанавливается лицами ответственными за состояние зданий и сооружений с составлением соответствующих актов и документов.

Критерии и этапы оценки износа

Перед проведением мероприятий по усилению зданий необходимо провести работы по оценке текущего состояния перекрытий. Для этого используют данные визуального осмотра, а также оценочные критерии, полученные при помощи специальных устройств.

Наиболее распространенным видом дефектов, которые появляются с течением времени, является полное или частичное разрушение арматуры плит в результате коррозионных процессов. Как правило, явление сопровождается разрушением прилегающих слоев бетона и заметным визуально ржавлением армирующего каркаса. Такие плиты могут иметь значительно более низкую прочность и, как следствие, сниженную несущую способность.

Помимо прямых признаков износа есть целый ряд косвенных критериев, по которым можно обнаружить и установить наличие дефекта. К ним относятся сколы и глубокие трещины в плитах, появление светлых или темных пятен на поверхности перекрытий, а также отслоение штукатурки на потолке или на полу. В ходе визуального осмотра устанавливается факт наличия дефектов и их характер, целостность армирующего каркаса, измеряются видимые сколы и трещины.

Инструментальный контроль позволяет определять толщину и глубину трещин, уровень прогиба плит, наблюдать и отслеживать динамику изменения деформаций.

Технология и методы усиления перекрытий определяются специалистами исходя из конструкции плит и характера деформаций. При этом составляется проектно-техническая документация на работы по упрочнению, производятся необходимые расчеты.

Усиление плит перекрытия ребристых

Сборно-ребристые плиты в большинстве случаев задействуются при возведении промышленных объектов, а именно возведении их кровли, в отдельных случаях могут выполнять функции перекрытий между этажами цехов и других строений.

При усилении ребристых плитных конструкций при помощи инновационной технологии наклеивания композитной ленты, необходимо наносить материал на нижнюю часть ребер изделий. Число слоев определяет степень заданной прочности и формируется в процессе расчета на основании оценки износа перекрытия. Опорная часть системы подлежит усилению за счет установки так называемых хомутов, выполненных из углекомпозитной ленты.

При использовании техники усиления реберных плит металлических конструкций задействуют стальные балки. Усиление в местах разрушения и просадки ребер наиболее рационально осуществлять посредством уголка размером 100х100 мм или 120х120мм. Для этой цели предварительно в опорных частях формируется зазор заданной глубиной 100 -120 мм, где впоследствии должна разместиться нижняя полка уголка.

Другой способ усиления — установка каркасного сооружения из стальных балок, в качестве которых находят применение швеллеры. Такой вариант укрепления позволяет в значительной мере перераспределить действующие нагрузки и сфокусировать их на стены и балочный каркас. Поперечные планки при этом крепятся при помощи стяжек в виде шпилек на болтовом соединении.

При значительном разрушении может проводиться замена фрагментов перекрытия или установка дополнительных поддерживающих колонн.

В отдельных случаях задействуется шпренгельная арматура, которая укладывается в направлении каждой из двух диагоналей плиты перекрытия, формируя дополнительные ребра жесткости внутри конструкции.

Усиление монолитных плит перекрытий

Монолитные перекрытия в строительстве по-праву считаются самыми прочными, обладая при этом повышенной материалоемкостью, массой и, как следствие, довольно высокой ценовой категорией. В связи с этим применение монолитных конструкций не всегда оправдано с экономической точки зрения и является необходимой и оправданной мерой при наличии высоких проектных нагрузок.

Наиболее популярным способом укрепления плит перекрытия монолитной конструкции является возведение еще одной сходной по структуре плиты, которая располагается на поверхности старой. При этом в ряде случаев такой метод считается малоэффективным, создавая, помимо номинальной, дополнительную нагрузку на существующее перекрытие.

В альтернативном варианте применяются стальные поддерживающие конструкции из балок различных профилей. В их качестве применяются все виды профильного металлопроката, а именно: уголок и швеллер, тавровая и двутавровая балки. На их основе формируются опорные конструкции, предназначенные для перераспределения рабочей нагрузки. Также как в реберных плитах могут устанавливаться элементы в виде шпренгельной арматуры, а также при возможности дополнительные опоры в виде колонн. При этом необходимо правильно оценить возможность их инсталляции особенно в многоэтажных зданиях и сооружениях.

В случае необходимости усиления плит при повышении нагрузки или равномерном износе монолитных перекрытий, рационально использовать углекомпозитные материалы, в виде наносящихся слоями лентовых покрытий.

Усиление плит перекрытия пустотных

Многопустотные плиты перекрытий заслужили высокую популярность, благодаря сочетанию небольшого веса с высокими показателями прочности и жесткости. Обладая невысокой стоимостью, изделия укладывались при помощи простого крана, обеспечивая быстрый монтаж и высокую скорость застройки.

Пустотные плиты изготавливаются по технологии опалубочного и безопалубочного производства. Изделия марки ПНО и ПК выполняются по опалубочной технологии, имея толщину 160 мм и 220 мм соответственно. Плиты серии ПБ относятся к изделиям, который выполнены по технологии непрерывного формирования, имея стандартную толщину 220 мм.

В зависимости от марки, габаритов и метода изготовления для плит, варьируются показатели предельной несущей способности. Допустимая нагрузка для ЖБИ, изготовленные по опалубочной методике производства составляет 800кг/м2. В ряде случаев реже встречаются экземпляры у которых показатель нагрузки достигает 1250/м2. Для безопалубочных изделий несущая способность находится в пределах от 300 до 1600 кг/м2.

При выборе варианта усиления плит в расчет необходимо принимать и рабочую длину таких изделий, которая достигает 10800 мм для марок ПБ, 6300 мм для ПНО и 7200 мм для ПК.

Одним из наиболее распространенных вариантов усиления пустотных плит перекрытия является метод заливки технологических пустот, предусмотренных их конструкцией. Такой вариант упрочнения эффективен при устранении таких дефектов как трещины и частичные разрушения поверхности. Технология реализации предусматривает удаление стяжки и формирование углублений над пустотами шириной до 100 мм. После этого в них укладывается новый вертикальный армирующий каркас и производится заливка пустот бетонным раствором.

В ряде случаев используется наращивание слоя перекрытия, которое осуществляется посредством увеличения толщины стяжки. Такую технологию принято называть набетонкой. Прочность усиления при этом зависит от степени сцепления нового слоя с поверхностью плиты.

В том случае, если усиливаемая плита в значительной мере потеряла свою несущую способность и подвергается провисанию, необходимо принять меры по ее выравниванию в горизонтальной плоскости. Для этого могут эффективно задействоваться стальные разгружающие балки с верхней, а также нижней конструкцией крепления. При этом металлический двутавр принимает на себя массу плиты, обеспечивая необходимую жесткость и прочность.

Для усиления пустотных плит применяют и ряд других способов, в числе которых установка шпренгельных затяжек с монтажом консольных разгружающих балок. В некоторых случаях необходимой является установка дополнительной арматуры, которая укрепляется посредством применения полимерных растворов.

Современные технологии позволяют производить усиление прочностных характеристик пустотных плит перекрытия за счет использования специальных лент, выполненных из композитных материалов. Технологически ленты наклеиваются на поверхность ЖБИ, образуя многослойный холст из углекомпозита. Степень упрочнения при этом регулируется числом наносимых слоев.