Рис. 2. Усиление поясов ферм

1 – усиливаемая ферма; 2 – плиты покрытия; 3 – металлическая обойма; 4 – предварительно напряженные затяжки; 5 – анкерное устройство на опорном узле; 6 – ребро жесткости; 7 – хомут для фиксации затяжек; 8 – фиксатор.

Продольные затяжки в виде арматурных стержней или прокатных профилей располагают вдоль растянутой грани ферм (балок) и закрепляют на торцах. Под воздействием внешней нагрузки балка прогибается, а ее опорные сечения (торцы) поворачиваются (рис. 3). При повороте торцы увлекают за собой затяжку, удлиняют ее и вызывают в ней растягивающее усилие, которое, в свою очередь, действует на балку в виде сжимающей силы Р. От этой силы в балке возникает разгружающий момент Мp=-Ре, где е — расстояние от силы Р до центра тяжести сечения. В отличие от усиления шпренгелем, поперечные силы здесь не уменьшаются и разгружение опорных участков (наклонных сечений) не происходит.

Чем больше снято нагрузки с балки до начала усиления, тем больше последующие углы поворота торцов, тем больше и усилие Р. Разумеется, при этом требуется заранее устранить (выбрать) начальную слабину затяжки. Но даже и при условии полного предварительного снятия нагрузки напряжения в затяжке достигнут небольшой величины — как правило, не более 100 МПа. Ведь она работает как внешняя арматура без сцепления с бетоном, у которой растягивающие напряжения по длине постоянны, в то время как рабочая арматура балки в опасных сечениях испытывает куда более высокие напряжения. Поэтому в затяжках создают предварительное напряжение, которое позволяет значительно увеличить силу обжатия Р и, соответственно, увеличить разгружающий момент Mp.

Расчет затяжек можно выполнять приближенно. Из требуемой величины разгружающего момента Mp находят величину Р, а далее из выражения Р = [(100ΔMm/Mtot) + σsp] Assγss £ 0,8RsAss. находят требуемую площадь сечения Ass стержней затяжки, задавшись величиной их предварительного напряжения σsp. Здесь ΔMm и Мtot — величины соответственно дополнительного изгибающего момента, возникающего от прикладываемой после усиления нагрузки, и изгибающего момента от полной нагрузки (без учета Mp), γss=0,85 — коэффициент, учитывающий потери напряжений. Размерность в формуле приведена в Н и мм, при размерности в кг и см коэффициент 100 заменяется на 1 000.

Рис. 3. Усиление поясов ферм

1. усиливаемая ферма (балка);

2. затяжка.

Усилие предварительного натяжения создают взаимным сближением (стягиванием) ветвей затяжки с помощью стяжных болтов на величину а, по которой контролируют и величину самого усилия N.

Ветви можно натягивать также с помощью домкратов и нарезных муфт, но в последнем случае для контроля величины σsp необходимо применять специальные приборы (а не динамометрические ключи, которые дают слишком большую погрешность). Независимо от способов натяжения, величина предварительного напряжения σsp не должна превышать 0,9Rsn для мягкой стали (имеющей физический предел текучести) и 0,7Rsn для высокопрочной стали. Максимальные напряжения в стержнях затяжки (после вычета потерь напряжений и добавления напряжений от дополнительно приложенной нагрузки) должны быть не более 0,8Rs.

5. Последовательность выполнения работ по усилению фермы

Усиление ферм предварительно напряженными гибкими элементами ведут в следующей последовательности:

Анкерные устройства затяжек усиления крепятся на опорных узлах в торцах фермы; в промежуточных узлах положение стержней затяжек, после предварительного напряжения, должно быть зафиксировано с помощью специальных хомутов-фиксаторов на сварке. Анкерные устройства рекомендуется ставить на выравнивающий слой цементного раствора класса 25. При плотном сопряжении опорной части с бетонной поверхностью по всей площади допускается установка анкеров без раствора «насухо». При установке анкерных устройств на раствор напряжение затяжек следует производить после набора раствором прочности не менее 70 %.

Анкерные устройства должны быть простой технологической конструкции, достаточно жесткими и несмещаемыми (рис.2). Опорные пластины анкерных устройств рекомендуется принимать толщиной 12 - 24 мм. При больших усилиях в затяжках жесткость опорных пластин необходимо увеличивать постановкой ребер жесткости.

При значительном повреждении сжатых или растянутых поясов их восстановление производится после установки под узлы фермы временных подпорок.

При монтаже затяжек следует предусматривать мероприятия, не допускающие их прогиба. Для выбора начальной слабины затяжек рекомендуется давать предварительное напряжение до 20 МПа.

Выбор начальных деформаций анкеров (обмятие бетона) следует производить подтягиванием затяжек на 0,5 мм через 2 .3 дня после их установки.

Предварительное натяжение стержней затяжек усиления должно создавать в них напряжение не менее 70 % их расчетного сопротивления. Контроль величины усилия в затяжках осуществляется по общему удлинению.

При усилении одного элемента затяжкой, состоящей из нескольких ветвей, натяжение их следует выполнять одновременно.

При напряжении затяжек гайками концы затяжек с резьбой следует выполнять из коротышей диаметром, превышающим диаметр затяжек на 4 мм. Соединение коротышей с затяжкой необходимо выполнять с помощью сварки при соблюдении условия равнопрочности стыка основному металлу сечения затяжки.

Натяжные гайки по высоте должны составлять не менее полутора диаметров наконечника по нарезанной части. Между гайками и упорами необходимо поставить шайбы. Гайки и шайбы следует изготовлять из твердых сталей, чтобы избежать смещения шайб и гаек.

После завершения напряжения фиксируют положение элементов усиления и красят их.

6. Контроль качества и приемка работ

Контроль качества работ выполняется в три этапа: входной (предварительный), операционный (в ходе выполнения работ) и приемочный.

При входном контроле строительных конструкций, изделий, материалов и оборудования следует проверять внешним осмотром соответствие их требованиям стандартов или других нормативных документов и рабочей документации, а также наличие и содержание паспортов, сертификатов и других сопроводительных документов.

Операционный контроль должен осуществляться в ходе выполнения строительных процессов или производственных операций и обеспечивать своевременное выявление дефектов и принятие мер по их устранению и предупреждению, осуществляют производители работ и мастера с привлечением представителей геодезической службы и строительной лаборатории.

При операционном контроле следует проверять соблюдение технологии выполнения строительно-монтажных процессов; соответствие выполняемых работ рабочим чертежам, строительным нормам, правилам и стандартам. Особое внимание следует обращать на выполнение специальных мероприятий при строительстве на просадочных грунтах, в районах с оползнями и карстовыми явлениями, вечной мерзлоты, а также при строительстве сложных и уникальных объектов. Результаты операционного контроля должны фиксироваться в журнале работ. Основными документами при операционном контроле являются нормативные документы СНиП, технологические (типовые технологический) карты и схемы операционного контроля качества. Схемы операционного контроля качества, как правило, должны содержать эскизы конструкций с указанием допускаемых отклонений в размерах, перечни операций или процессов, контролируемых производителем работ (мастером) с участием, при необходимости, строительной лаборатории, геодезической и других служб специального контроля, данные о составе, сроках и способах контроля.