Т.М.ПЕЦОЛЬД, д-р техн. наук (Белорусская государственная политехническая академия); Д.Н.ЛАЗОВСКИЙ, канд. техн. наук (Полоцкий государственный ун-т), Расчет усиления железобетонных конструкций эксплуатируемых строительных сооружении
Склееный бетон растянутой зоны включается в работу с момента инъецирования в соответствии с диаграммой деформирования (рис.2). Деформации растянутого бетона, вводимые в расчет определяются из условия
Железобетонные конструкции эксплуатируемых строительных сооружений, подвергнутые усилению, также как и вновь изготовленные, должны удовлетворять предъявляемым
Ширина раскрытия трещин определяется как накопление относительных взаимных смещений арматуры и бетона на длине участка
При количестве рядов арматуры более, чем один, рассматривается участок железобетонного элемента между трещинами, как составной стержень, состоящий из железобетонного элемента (входят элементарные слои бетона и арматуры, не пересекаемые трещиной в сечении с трещиной) и арматурного пояса с обобщенными характеристиками, между которыми действуют сдвигающие усилия. Если расстояние между слоями арматуры по высоте сечения превышает 5d (d - диаметр арматуры) учитывается каждый слой арматуры в отдельности. Если нормальная трещина пересекает податливый контактный шов между усиливаемой и усиливающей частями конструкции, он также учитывается в данной расчетной схеме.
Деформации железобетонных элементов после усиления могут быть вычислены по известным формулам строительной механики с учетом кривизны или жесткостей сечений. Величина деформаций усиленных железобетонных конструкций в зависимости от метода усиления и предъявляемых требований может отсчитывается от начального состояния уси
С целью экспериментальной проверки разработанного метода расчета железобетонных элементов, усиленных увеличением поперечного сечения, при действии кратковременной нагрузки было проведено испытание по однопролетной балочной схеме 23 опытные балки размером 80x160x1500 мм, распределенных на четыре серии и 6 опытных колонн размером 120x120x850 мм. В I и II серии входили по 4 балки, усиленных в растянутой зоне приваркой дополнительной арматуры с последующим обетонированием. В III серию - входило 6 опытных балок, усиленных приклеиванием оклеенного стеклопластика к растянутой грани балок. Опытные балки IV серии были усилены в сжатой зоне наращиванием бетоном толщиной 60 мм. Усиление опытных колонн производилось устройством железобетонной обоймы толщиной 40 мм. Кроме того, в каждую серию для сопоставления входило по одной балке, которые испытывались без усиления. В качестве рабочей продольной арматуры опытных балок использовалась арматура: для опытных балок I серии - класса А- III, для балок II, III и1У серии - класса Ат- IVC, для опытных колонн - Ат-V. Армирование опытных балок трех первых серий в растянутой зоне производилось таким образом, чтобы выполнялось условие R, балки IV серии были армированы при условии.
Дополнительная арматура при усилении растянутой зоны опытных балок была принята: для балок I и II серий - класса A-II, для колонн - класса Ат-V, для опытных балок III серии - оклеенный стеклопластик из 2-х или 3-х слоев стеклоткани СТ-13 на эпоксидном клее с инъецированием нормальных трещин. Совместная работа дополнительного бетона в сжатой зоне опытных балок и колонн обеспечивалась насечкой поверхности контакта на глубину до 10 мм и выпусками поперечной арматуры, в растянутой зоне - насечкой растянутой грани опытных балок перед обетонированием дополнительной арматуры.
В качестве варьируемых факторов были приняты: для опытных балок I и II серии - относительный изгибающий момент от нагрузки в момент усиления М/Ми (0; 0.3; 0.65; 0.85); для опытных балок III серии - относи-
За разрушающее усилие принято значение, соответствующее максимальной приложенной нагрузке. При разрушении конструкций, усиленных под нагрузкой из-за разгружающего действия дополнительной арматуры и бетона, включаемых в совместную работу на более поздней стадии, относительные деформации арматуры и бетона превышают значения, соответствующие пределу текучести арматуры и предельной сжимаемости бетона.
Сопоставление опытных и расчетных значений разрушающего усилия, момента образования трещин, ширины раскрытия трещин на уровне центра тяжести арматуры и прогибов, определенных по разработанной методике расчета показывает их удовлетворительную сходимость.
Экспериментально установлено, что степень предварительного нагружения опытных железобетонных элементов при их усилении увеличением поперечного сечения может по- разному влиять на их несущую способность: повышать (рис. 3), понижать (рис. 4) или не оказывать существенного влияния (рис. 5, а). В то же время, предварительное нагружение в момент усиления, существенно повышает деформативность железобетонных элементов (рис. 5, б) и ширину раскрытия трещин в эксплуатационной стадии (рис. 5, в) (для ряда опытных балок превысило допускаемую величину). Инъекцирование нормальных трещин при усилении опытных балок позволило существенно уменьшить ширину их раскрытия в эксплуатационной стадии.
Выводы
Предложен научно обоснованный метод расчета усиленных железобетонных элементов, как составных физически нелинейных стержневых конструкций при действии кратковременной и длительной нагрузки, позволяющий решать практически любые задачи в области усиления конструкций, недоступные ныне применяемым методам. Метод позволяет учесть предысторию работы каждой составной части усиленной конструкции, независимо от их количества и момента времени их соединения, дефекты изготовления и повреждения, полученные при эксплуатации, различные физико-механические и реологические характеристики материалов частей усиленной конструкции, напряженно-деформированное состояние частей составной конструкции при их соединении. Расчет усиленных железобетонных элементов по первой и второй группам предельных состояний находится в методическом единстве.
Бетон и железобетон, 1999 №1