Эффективность усиления плит набетонкой

Наращивание сечений балок внешней армату­рой без ее предварительного на­пряжения

Как можно наращивать сечение балок при действии пол­ной нагрузки?

Можно наращивать с помощью предварительного напряжения до­полнительной (внешней) растянутой стержневой арматуры. Для этого в двух местах по длине балки вскры­вают рабочую арматуру (рис 16), к ней в одном конце приваривают через прокладки дополнительную арматуру, которую удлиняют за счет нагрева сильным электрическим то­ком и в нагретом состоянии прива­ривают другой конец. После осты­вания в дополнительной арматуре возникает растягивающее усилие, которое передается на балку в виде сжимающей силы Р (за вычетом по­терь напряжений), приложенной, к рабочей арматуре. В результате в балке возникает изгибающий мо­мент обратного знака и происходит ее частичное разгружение. Контроль усилия осуществляется по удлине­нию нагреваемых стержней, при этом температура нагрева не долж­на превышать 350...400°С.

Этот способ имеет ряд ограни­чений. Во-первых, сварка ослабляет сечение арматуры, поэтому расчет­ную площадь ее сечения снижают на 25% по сравнению с номиналь­ной. Во-вторых, приваривать допол­нительную арматуру можно только к такой рабочей арматуре, которая заведена за грани опор, а не об­рывается в пролете и не отгибается в верхнюю зону. В-третьих, таким способом можно усиливать только балки и ребристые плиты, выполнен­ные без предварительного напряже­ния (иначе при сварке произойдет разупрочнение напрягаемой арматуры и потеря в ней предваритель­ного напряжения). Несмотря на это, подобный способ весьма эффекти­вен, особенно при усилении моно­литных балок перекрытий, в т.ч. мно­гопролетных.

При условии разгружения железобетонных балок — час­тичного или полного. Однако, если внешнюю арматуру закрепить только по концам, то при увеличении (вос­становлении снятой) нагрузки на­пряжения Os в арматуре будут малы, поскольку они определяются общим удлинением нижней грани балки всего усиленного участка (рис. 17, а). Поэтому арматуру нужно дополни­тельно приварить к существующей рабочей арматуре в нескольких про­межуточных точках (через прокладки). Тогда напряжения в ней при восстановлении нагрузки будут оп­ределяться удлинениями нижней гра­ни на небольших участках, т. е. сту­пенчато возрастать по мере прибли­жения к опасному сечению (рис. 17, б).

Набетонка — это одностороннее наращивание сечения сверху. Сама технология производства работ под­разумевает снятие всей полезной нагрузки с усиливаемой плиты, по­этому усиленная конструкция рабо­тает как монолитная. Набетонка уве­личивает плечо внутренней пары сил, следовательно, увеличивает и несу­щую способность плит. Например, если на плиту толщиной 80 мм сде­лать набетонку толщиной 30 мм, то несущая способность вырастет в 1,4...1,5 раза. Однако подобный оп­тимистический результат возможен только при условии идеального сцеп­ления нового бетона со старым, т.е. при отсутствии взаимного сдвига сло­ев, что обеспечивается комплексом подготовительных мероприятий.

К сожалению, далеко не всем строителям можно довериться в обеспечении должного качестве этих работ. Если все указанные мероп­риятия не выполнить, то сцепление не будет обеспечено, и общая не­сущая способность будет опреде­ляться из условия совместных дефор­маций набетонки и плиты как от­дельных слоев, что резко снизит их суммарную несу­щую способность. Поэтому опытные проектировщики не без оснований предусматривают установку в суще­ствующие плиты вертикальных шты­рей (арматурных коротышей) с оп­ределенным шагом в обоих направ­лениях, которые, работая как наге­ли, препятствуют сдвигу нового слоя относительно старого. В результате простота подобного усиления ста­новится сомнительной. Есть и дру­гой способ, так же надежно обес­печивающий совместную работу старого и нового слоев бетона, — просверливание с определенным ша­гом отверстий в старом слое, кото­рые затем заполняются бетоном нового слоя, что, в итоге создает шпоночные соединения, препятству­ющие сдвигу.

Не следует также забывать о том, что толщина набетонки в реальном исполнении колеблется в широких пределах (с отклонениями, как пра­вило, более ±10 мм), в связи с чем проектную толщину набетонки при­ходится назначать обычно не ме­нее 50 мм. А это — не только уси­ление, но и существенное утяжеле­ние плит, следовательно, и увели­чение нагрузки на все ниже распо­ложенные конструкции, вплоть до фундаментов. Кроме того, новый слой бетона необходимо армиро­вать сетками — не для обеспече­ния прочности, а для уменьшения вредного влияния усадки. В силу всех этих причин набетонку следует при­менять тогда, когда другие способы усиления оказываются неприемле­мыми.