Контрольная работа: Дополнительная горизонтальная предварительно напряженная арматура в ферме покрытия

Рис. 1. Картина трещинообразования в стропильной раскосной ферме.

Наклонные трещины опорного узла:

1 — низкий класс бетона, недостаточное количество поперечной арматуры: большой шаг стержней, малый диаметр;

2 — недостаточное преднапряжение продольной арматуры, проскальзывание ее в зоне заанкеривания, недостаточное количество поперечной арматуры;

3 — нарушение анкеровки преднапряженной арматуры: низкий класс бетона, недостаточная прочность бетона на момент обжатия.

Лучеобразные вертикальные трещины:

4 — недостаточное косвенное армирование от усилий обжатия пред-напряженной арматуры.

Горизонтальные трещины:

5 и 6 — отсутствие косвенного армирования (сетки, замкнутые хомуты) в зоне заанкеривания преднапряженной арматуры, низкая прочность бетона на момент обжатия, наклонные трещины в верхнем поясе;

7 — недостаточное косвенное армирование узла поперечными стержнями (сетками).

Трещины, перпендикулярные оси элементов фермы:

8 — недостаточное заанкеривание рабочей арматуры растянутого элемента в узле фермы, слабое косвенное армирование узла;

9 — недостаточное преднапряжение нижнего пояса, перегрузка фермы.

Продольные трещины в сжатых элементах:

10 — низкий класс бетона, перегрузка фермы. Монтажные трещины;

11 — изгиб из плоскости фермы при монтаже, перевозке, складировании.

Нормальные трещины в растянутых элементах:

12 — перегрузка фермы, смещение арматурного каркаса относительно продольной оси элемента;

13 — откол лещадок.

4. Усиление ферм предварительно напряжёнными гибкими элементами

Усиление растянутых железобетонных элементов рекомендуется проводить металлическими затяжками. Наиболее эффективны предварительно напряженные затяжки (рис.2). Предварительное напряжение затяжек можно создавать механическим, термомеханическим и электротермическим способами. Выбор того или иного способа определяется условиями производства работ и наличием необходимого оборудования.

Рис. 2. Усиление поясов ферм

1 – усиливаемая ферма; 2 – плиты покрытия; 3 – металлическая обойма; 4 – предварительно напряженные затяжки; 5 – анкерное устройство на опорном узле; 6 – ребро жесткости; 7 – хомут для фиксации затяжек; 8 – фиксатор.

Продольные затяжки в виде арматурных стержней или прокатных профилей располагают вдоль растянутой грани ферм (балок) и закрепляют на торцах. Под воздействием внешней нагрузки балка прогибается, а ее опорные сечения (торцы) поворачиваются (рис. 3). При повороте торцы увлекают за собой затяжку, удлиняют ее и вызывают в ней растягивающее усилие, которое, в свою очередь, действует на балку в виде сжимающей силы Р. От этой силы в балке возникает разгружающий момент М_p =-Р_е , где е — расстояние от силы Р до центра тяжести сечения. В отличие от усиления шпренгелем, поперечные силы здесь не уменьшаются и разгружение опорных участков (наклонных сечений) не происходит.

Чем больше снято нагрузки с балки до начала усиления, тем больше последующие углы поворота торцов, тем больше и усилие Р. Разумеется, при этом требуется заранее устранить (выбрать) начальную слабину затяжки. Но даже и при условии полного предварительного снятия нагрузки напряжения в затяжке достигнут небольшой величины — как правило, не более 100 МПа. Ведь она работает как внешняя арматура без сцепления с бетоном, у которой растягивающие напряжения по длине постоянны, в то время как рабочая арматура балки в опасных сечениях испытывает куда более высокие напряжения. Поэтому в затяжках создают предварительное напряжение, которое позволяет значительно увеличить силу обжатия Р и, соответственно, увеличить разгружающий момент M_p .

Расчет затяжек можно выполнять приближенно. Из требуемой величины разгружающего момента M_p находят величину Р, а далее из выражения Р = [(100ΔM_m /M_tot ) + σ_sp ] A_ss γ_ss £ 0,8R_s A_ss . находят требуемую площадь сечения A_ss стержней затяжки, задавшись величиной их предварительного напряжения σ_sp . Здесь ΔM_m и М_tot — величины соответственно дополнительного изгибающего момента, возникающего от прикладываемой после усиления нагрузки, и изгибающего момента от полной нагрузки (без учета M_p ), γ_ss =0,85 — коэффициент, учитывающий потери напряжений. Размерность в формуле приведена в Н и мм, при размерности в кг и см коэффициент 100 заменяется на 1 000.

Рис. 3. Усиление поясов ферм

1. усиливаемая ферма (балка);