Расчет железобетонных сжатых элементов, усиленных металлическими обоймами

Теоретическая часть

Усиление колонн стальной обоймой (рис.5, в), довольно прос­тое в исполнении, незначительно увеличивает размер поперечного сечения и позволяет использовать колонну в эксплуатационном ре­жиме сразу же после ее усиления Продольные элементы обоймы из уголковой стали устанавливаются на цементно-песчаном растворе и прижимаются к колонне с помощью струбцин, после чего к уголкам привариваются поперечные планки, устанавливаемые по длине ко­лонны с шагом 400-600 мм.

В предварительно напряженных обоймах поперечные планки нагреваются до температуры 100 – 120°С, а затем уже привариваются к продольным элементам. При остывании планки укорачиваются и создают эффект преднапряжения.

Усиление колонн стальными распорками (рис.5,г) является достаточно эффективным средством увеличения их несущей спо­собности, которая повышается пропорционально площади попереч­ного сечения распорок.

Распорки состоят из двух уголков (швеллеров), связанных между собой соединительными планками.

Вверху и внизу каждой распорки крепятся опорные уголки, через которые усилие распора передается на консоли. Как видно из рис.5,г, распорки с перегибом устанавливаются в середине их высоты. Для создания предварительного напряжения сжатия рас­порки с помощью натяжных болтов выпрямляются, принимая вер­тикальное положение. При этом распорки надежно включаются в совместную работу с колонной, частично разгружая ее. Величина сжимающих напряжений в распорках в период их включения в работу достигает 60-80 МПа.

Усиление колонн предварительно напряженными распорками целесообразно при длине распорок не более 5 м, когда не требуется большого расхода металла для обеспечения их устойчивости.

Рисунок 5 – Способы усиления колонн:в - металлическая обойма; г - металлические распорки

Задача

Выбор метода усиления консоли колонны, как правило, зависит от ее формы и характера действующих усилий. Так, при больших изгибающих моментах эффективной оказывается горизонтальная затяжка (рис.7,а) из тяжей, натягиваемых гайками до напря­жений 60-90 МПа. При больших значениях поперечной силы и сжи­мающих напряжений в наклонной сжатой полосе целесообразно усиление преднапряженной наклонной затяжкой (рис.7, б) или металлическим столиком (рис.7, в), приваренным к продоль­ной арматуре колонны.

Площадь сечения ветвей горизонтальной затяжки определяется по формуле

Аs₁₃=1,25(М₁-М)/R_snh₀₁*О,9 ,

где М₁, М - соответственно изгибающие моменты, воспринимаемые консолью после и до усиления; h₀₁- полезная высота сечения консоли, усиленной затяжкой.

Площадь сечения ветвей наклонной затяжки можно определить из условия

Q £0,8 R_b b l_sup sin² q (1 + 5 am_w), в котором правая часть принимается не более 3,5 R_bt b h_o и не менее 2,5 R_bt b h_o.

В условии (6.1): l_sup ¾ длина площадки опирания нагрузки вдоль вылета консоли;

q — угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали ;

— коэффициент армирования хомутами, расположенными по высоте консоли; здесь s_w — расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.

При расчете учитываются хомуты горизонтальные и наклонные под углом не более 45° к горизонтали. Напряжение сжатия в местах передачи нагрузки на консоль не должно превышать R_b,loc. Для коротких консолей, входящих в жесткий узел рамной конструкции с замоноличиванием стыка, значение l_sup в выражении (6.1) принимается равным вылету консоли l₁, если при этом выполняются условия М/Q ³ 0,3 м и l_sup/l₁ ³ 2/3 (где М и Q — соответственно момент, растягивающий верхнюю грань ригеля, и поперечная сила в нормальном сечении ригеля по краю консоли). В этом случае правая часть условия (6.1) принимается не более 5R_btbh_o.

а)

б) в)

Рисунок 7 – Усиление горизонтальной затяжкой (а), наклонной затяжкой (б), металлическим столиком (в).

Рисунок 8 – Расчетная схема для короткой консоли при действии поперечной силы

Вопросы к практическому занятию.

1. Как выполняется металлическая обойма?

2. Из каких элементов состоит металлическая обойма?

3. Преимущества и недостатки металлической обоймы?

4. Как рассчитывается усиление колонны металлической обоймой?

Список рекомендуемой литературы

Основная: [ 1 - 4 ]

Дополнительная: [ 1,2,4 ]

Практическое занятие 7