Артем Алексеевич ДАВИДЮК, кандидат технических наук, генеральный директор
Евгений Александрович АРТЕМЬЕВ, руководитель Центра технической экспертизы и проектирования
Марина Владимировна ШЕВКУНОВА, ведущий инженер-проектировщик
АО «Конструкторско-технологическое бюро бетона и железобетона» (АО «КТБ ЖБ»),
109428 Москва, 2-я Институтская ул., 6, стр. 64
Аннотация. Вопросы усиления железобетонных конструкций, находящихся в аварийном состоянии, являются одними из наиболее сложных и наукоемких. Статья посвящена совершенствованию методики проектирования усиления большепролетных железобетонных конструкций при помощи предварительно напряженных канатов. Авторами предложена оригинальная методика расчетного обоснования данного способа усиления посредством выполнения прочностных расчетов конструкций в нелинейной постановке в расчетном программном комплексе. Представлены результаты сравнительного анализа способов усиления большепролетных изгибаемых железобетонных конструкций на примере монолитной решетчатой балки. Сравнивались два способа усиления: путем переопирания балки на обойму из прокатных стальных уголков и усилением балки прямолинейными и криволинейными предварительно напряженными канатами. Сопоставив весовые и стоимостные критерии оценки, авторы пришли к выводу, что усиление балки преднапряженными канатами эффективнее, и этот вариант был принят к реализации. Он также может быть рекомендован для выполнения аналогичных работ.
Ключевые слова: большепролетные железобетонные конструкции, аварийное состояние, решетчатые балки, усиление, преднапряженный канат.
Введение
На этапе возведения зданий и сооружений нередко допускаются строительные ошибки и отклонения от проекта, что в ряде случаев может привести к возникновению непредвиденных, в том числе аварийных ситуаций. Аварийным ситуациям, как правило, предшествует развитие дефектов и повреждений несущих конструкций в виде сверхнормативных трещин и деформаций не только на этапе эксплуатации, но даже в процессе строительства. В таких случаях встает вопрос — сносить или усиливать? Поскольку, как правило, сроки строительства объектов очень сжатые, целесообразнее прибегнуть к усилению.
Целью данной работы является сравнительный анализ способов усиления большепролетных изгибаемых железобетонных конструкций с точки зрения экономических показателей, трудоемкости и материалоемкости.
Существует много традиционных методов усиления: наращивание сечения, применение стальных обойм или затяжек, использование композиционных материалов — лент из углеродного волокна, приклеиваемых эпоксидными составами на поверхность конструкции и т. д. Все эти методы достаточно подробно рассмотрены в технической литературе, например в [1-6].
Описание работы
В этой статье рассмотрено усиление монолитных железобетонных большепролетных балок с помощью прямо- и криволинейно расположенной канатной арматуры [3] в ходе реконструкции здания под размещение Государственного бюджетного учреждения культуры г. Москвы «Детский Музыкальный театр юного актера» (рис. 1).
В настоящее время здание имеет шесть этажей и подвал. Конструктивная схема реконструированного здания — каркасно-стеновая, с монолитными железобетонными колоннами, стенами и перекрытиями по монолитным железобетонным балкам. Конструктивная схема с учетом устойчивости сооружения решена с жестким сопряжением монолитных стен и колонн с плитой фундамента и плитами перекрытий [2]. Фундамент выполнен плитно-свайным. Толщина фундаментальной стены составляет 0,6 м. Колонны имеют сечение 400x400 мм. Толщина монолитных железобетонных перекрытий — 200 мм. Кровля плоская рулонная с профилированным настилом по металлическим балкам из труб прямоугольных сечений.
Над 4-м и 5-м этажами выполнены монолитные железобетонные большепролетные балки (пролет балок в осях — 14 450 мм). По длине балки имеются 12 прямоугольных отверстий 800x600(/z) мм. Высота балки с учетом монолитной железобетонной плиты перекрытия составляет 1500 мм, ширина — 400 мм. Размер от низа балки и низа плиты перекрытия до отверстий — 300 мм. Материал балок — бетон класса В25, арматура класса А500. Общий вид рассматриваемой большепролетной решетчатой балки представлен на рис. 2.
Сотрудниками АО «КТБ ЖБ» проведено обследование строительных конструкций здания визуально- инструментальным методом, в ходе которого с помощью тахеометрической съемки выявлены прогибы балок, а также зафиксированы трещины в пролетной и опорных зонах шириной раскрытия, превышающей предельно допустимую. В результате обследования балок 4-го этажа в осях 4/А-Д, б/А-Д, 7/А-Д и 5-го этажа в осях 3/А-Д, 4/А-Д зафиксированы дефекты и повреждения. Во всех обследованных балках отмечено образование трещин в нижнем поясе поперек рабочей арматуры. Направление распространения трещин по боковым граням преимущественно вертикальное, на локальных участках — косое. Наибольшая ширина раскрытия отмечается у трещин, расположенных вдоль центральной поперечной оси балки. Максимальная ширина раскрытия трещин — 0,8 мм, максимальный прогиб — 9 см.
В процессе работы также были выполнены поверочные расчеты основных конструкций с использованием программного комплекса ЛИРА-САПР 2019, в ходе которых выявлен значительный дефицит армирования различных зон конструкций (см. таблицу).
Источник: 2/2020 ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО