Как можно наращивать сечение балок при действии пол­ной нагрузки?

Рассчет нара­щенных сечений

К сожалению, полной ясности в этом вопросе нет, по­скольку почти все эксперименталь­ные исследования проводились на опытных образцах, полностью раз­груженных до начала усиления. Оче­видны только две крайние ситуации:

а) при условии предварительного снятия всей полезной нагрузки на­ращённое сечение будет работать как единое (монолитное), расчет которого ведется обычными метода­ми (с поправками на разные классы арматуры и бетона),

б) если на уси­ливаемую конструкцию действует полная нагрузка, то наращивание смысла не имеет. Для промежуточ­ных положений практические мето­ды расчета отсутствуют. Некоторые справочники, правда, рекомендуют поступать следующим образом: если в момент наращивания нагрузка превышает 65% расчетного значе­ния, то расчетное сопротивление бетона и арматуры наращённой части принимается с коэффициен­том 0,8, если не превышает, то с коэффициентом 1,0.

В действительности, дело обсто­ит сложнее, т. к. важную роль будет играть то, к какому типу относится нормальное сечение усиливаемой конструкции (к "слабо-", "нормаль­но-" или "переармированному"), каков предел текучести у старой и новой растянутой арматуры, како­ва доля оставшейся нагрузки от полной, есть ли трещины в суще­ствующей конструкции и т.д.

Рассмотрим влияние только од­ного из перечисленных факторов. Если в существующей изгибаемой конструкции трещины отсутствуют, то напряжения в ее растянутой ар­матуре не превышают 20...30 МПа. В этом случае можно допустить (хотя и с большой натяжкой), что старая и новая арматура начнут работать "с нуля". Однако и здесь возмож­ны разные варианты. Например, если классы арматуры одинаковы, то в расчет их можно вводить с одинаковым расчетным сопротивле­нием. Если классы разные (напри­мер, у старой А-1, а у новой A-III), то в момент достижения старой ар­матурой расчетного предела теку­чести напряжения в новой будут не более 60% ее расчетного со­противления. Если новая растяну­тая арматура установлена в попе­речном сечении не в одном уров­не, а ниже старой, то напряжения в ней будут более высокими. Еще сложнее решать задачу, если в кон­струкции уже имеются трещины или если усиливаемое сечение "переармировано".

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.