УСИЛЕНИЕ БАЛОК ШПРЕНГЕЛЬНЫМИ ЗАТЯЖКАМИ

  Шпренгель – это стержневая конструкция, в которой за счет совместных деформаций с усиливаемой железобетонной конструкцией возникает растягивающее усилие Р. Его горизонтальная проекция – распор N'=N–Т (где T – сила трения при перегибе стержней) создает положительный (загружающий) изгибающий момент Мо=Nхе, а вертикальные проекции D – отрицательный (разгружающий) момент Мp. Кроме того, в опорных участках возникают и разгружающие поперечные силы Qp, в результате чего суммарные усилия ΣM и ΣQ оказываются меньшими, чем усилия Мq и Qq от внешней нагрузки (рис.1).

Усиление шпренгельными затяжками
Рис.1. Усиление шпренгельными затяжками.

  Целесообразно, казалось бы, концы шпренгеля опустить до уровня нейтральной оси усиливаемой балки, исключить образование в ней М0 и повысить, тем самым, эффективность усиления. Однако ожидаемого результата это не даст, поскольку одновременно уменьшатся значения D. Можно передвинуть весь шпренгель книзу, тогда и значения D сохранятся и M0 поменяет знак с положительного на отрицательный. Но в этом случае существенно усложняется конструкция шпренгеля, а сам он уменьшает полезный объем здания, поэтому такое решение широкого применения не нашло (а в зданиях с кранами вообще исключено).
  В качестве шпренгельной затяжки используют стержневую арматурную сталь больших диаметров, а при необходимости – и прокатные профили из уголков или швеллеров. Как и в случае со стальными балками, эффективность работы шпренгелей без предварительного напряжения весьма невелика. Опыт проектирования показывает, что если шпренгели включить в работу даже с самого начала (т. е. установить их при полностью снятой полезной нагрузке), то разгрузить железобетонные балки они в состоянии всего на 5...20%.
  Требуемую величину распора N определяют из величины требуемого уменьшения изгибающих моментов и поперечных сил на величину соответственно Мp и Qp (рис. 55). Далее необходимо найти, какая часть этого распора приходится на совместные деформации шпренгеля с балкой, а какая часть – на его преднапряжение. Точный расчет здесь довольно сложен, поскольку связан с поворотом торцов и лини-ей прогибов балки, зависящих от схемы нагрузки, изгибной жесткости балки, осевой жесткости шпренгеля и др. факторов. Поэтому с достаточной для практики точностью пользуются приближенным расчетом: N = [(Mtot-M)/h+σspAss]γ < 0,8 RsAss, где Мtot (на рис. 1 обозначен как Мq и М1 – изгибающие моменты после и до усиления, h – стрела провеса шпренгеля (плечо между N и N'), σsp – величина преднапряжения шпренгеля, Ass – площадь сечения стержней шпренгеля, γss = 0,8 – коэффициент, учитывающий потери напряжений от обмятия контактных поверхностей, 0,8 – коэффициент условий работы стали. Приравняв выше найденную величину распора к этому выражению, можно определить величину усилия предварительного натяжения, а из нее и площадь сечения стержней шпренгеля. Если усиление проводится при действии полной нагрузки на балку, то первое слагаемое в квадратных скобках становится равным нулю и все усилие N создается только за счет преднапряжения шпренгеля. Саму балку после усиления рассчитывают по прочности как внецентренно сжатый элемент на действие сжимающей силы N' (распора за вычетом потерь от трения при перегибе) и изгибающего момента ΣМ.

 

Баннер 468x60