Разработка проектов усиления строительных конструкций
Расчет сжатых и внецентренно сжатых элементов
Композитные
материалы, армированные стеклотканью, углеродными или арамидными
волокнами, могут применяться для восстановления утерянной несущей
способности колонн в случае потери части сечения арматуры вследствие ее
коррозии или для повышения несущей способности в случае увеличения
действующих нагрузок.
Обойма
ФАП наиболее эффективна для круглых поперечных сечений и прямоугольных
сечений с соотношением сторон (h/b) менее 1,5, при наибольшей ширине, не превышающей
При
использовании обойм из ФАП увеличивается общая пластичность сечения
из-за способности развивать при сжатии более высокую деформацию до
разрушения. Обойма ФАП может также отсрочить искривление стальной
продольной арматуры, работающей на сжатие, и усилить место нахлесточного
соединения стальной продольной арматуры.
Обоймы
ФАП также используются для повышения сейсмостойкости колонн, опор мостов
и т.п.. Они рассчитываются на восприятие ограничивающего напряжения,
достаточного для развития деформации сжатия при заданных смещениях.
Проектируя
усиление строительных конструкций следует учитывать, что несущая
способность неусиленной конструкции должна быть достаточна для
восприятия постоянной и ограниченной временной нагрузки в случае
повреждения системы усиления вследствие пожара, вандализма или других
причин.
Усиление строительных конструкций
Усиление строительных конструкций – неотъемлемая часть процесса строительства и эксплуатации зданий. Наиболее часто встречающиеся причины усиления:
-
повреждение строительной конструкции, которое привело к снижению её несущей способности, жесткости и трещиностойкости
-
изменение условий эксплуатации
-
изменение расчетной схемы конструкции
-
необходимость повысить надежность и долговечность конструкции
-
ошибки при проектировании
Мы разрабатываем проекты усиления строительных конструкций, включающие как традиционные способы:
-
увеличение и наращивание сечений элементов;
-
установку дополнительного армирования в существующие конструкции;
-
устройство обойм из металлических уголков или труб;
-
устройство дополнительных опор, подкосов с целью изменения конструктивной схемыэлемента;
-
устройство дополнительных связей ребер, диафрагм и распорок для увеличения местной и общей устойчивости металлических конструкций;
-
обетонирование стальных и каменных конструкций,
так и современные, связанные с применением фиброармированных композитных материалов и продуктов строительной химии для ремонта. Часто, для решения поставленной задачи, необходимо комбинировать и совмещать способы усиления.
Основные положения по расчету усиления строительных конструкций композиционными материалами
В литературе композиционные материалы, армированные стеклотканью, углеродными или арамидными волокнами получили наименования «композиционные материалы с фиброй» (КМФ), «фиброармированные пластики» (ФАП). Наибольшое распространение получили углепластики – армированные углеволокном композиты.
Внешние ФАП используются для продольного и поперечного армирования стержневых элементов, для создания армирующих усиляющих оболочек на колоннах и опорах, консолях колонн, для усиления элементов ферм, плит, оболочек и других конструкций.
Рациональной степенью усиления с помощью системы ФАП является диапазон 10–60% от начальной несущей способности усиливаемой конструкции. Определение усилий в элементах конструкций производится с учётом данных, полученных при обследовании, предшествующим усилению.
За основной метод расчета принят метод предельных состояний. Расчет конструкций, усиленных ФАП, по первой группе предельных состояний производится во всех случаях. Расчет по второй группе предельных состояний производится только в тех случаях, когда расчетная нагрузка после усиления увеличивается. Расчет системы усиления на основе ФАП требует рассмотрения нескольких видов разрушения и предельных состояний усиленного элемента. Поэтому вначале ориентировочно назначается площадь сечения ФАП выбранного типа, аи затем она итерационно корректируется в соответствии с результатами проверок соответствующих предельных состояний.
При растяжении ФАП имеют линейную зависимость между напряжениями и деформациями вплоть до разрушения. Свойства ФАП в основном определяются типом, ориентацией и количеством армирующих волокон.
Важным условием надежной эксплуатации усиленных с помощью ФАП конструкций является соблюдение конструктивных требований. Рекомендации по конструированию являются неотъемлемой частью проектирования.
Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси изгибаемого элемента
В предельном состоянии изгибаемого элемента усилия в сжатой зоне воспринимаются бетоном и сжатой стержневой арматурой, а в растянутой – стержневой арматурой и внешней композиционной арматурой. Расчет по прочности нормальных к продольной оси сечений железобетонных элементов, усиленных ФАП, следует производить на основе нелинейной деформационной модели. Допускается расчет элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений проводить на основе условий равновесия усилий в предельном состоянии.
Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси изгибаемого элемента
Системы ФАП также могут быть использованы для усиления наклонных к продольной оси сечений. Усиление достигается наклеиванием ФАП в поперечном направлении к оси элемента или перпендикулярно потенциальным трещинам в опорном сечении. При усилении нормального сечения конструкции необходима проверка обеспечения несущей способности сечений, наклонных к продольной оси элемента на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами, на действие поперечной силы по наклонной трещине и на действие изгибающего момента по наклонной трещине.
