Reinforcement and repair of reinforced concrete structures by building up the concrete layer

Typical areas of application of concrete build-up in commercial and industrial construction of buildings and structures

 

Нарощування нових бетонних шарів для збільшення товщини залізобтонних елементів набуває все більшого значення в зв'язку зі зростаючою необхідністю ремонту, реконструкцій і підсиленню існуючих будівель і споруд. Настил мостів, ремонт і підсилення бетонних конструкцій з новим бетонним шаром є типовими прикладами використання анкерних упорів HILTI HCC-B.  Ці упори зазвичай використовуються для нарощування товщини балок, плит, стін та підсиленню або ремонту мостів, тунелів, а також доріг з бетонним покриттям.
 

the behavior of the monolithic structure after the installation of Hilti HCC-B anchor stops

 
If the shear loads in the composite joint are not sufficiently distributed among the concrete layers that have been concreted at different times, the safety of the structure is at risk. Shear loads at the interface between concrete layers that have been poured at different times must be transmitted properly.
To include the layers of this composite structure in joint work, it is important to transfer internal stress through the connecting element between the new and existing concrete. In order to achieve a monolithic connection, it is usually assumed to install stops for composite structures. As a result, for example, the compressed zone and/or bending zone (structural reinforcement) can be increased or the height of the original area can be restored (reconstruction).

Below are examples of structures using the concrete layer build-up method:
 

Figure (a) below shows the stressed state of the beam in which the shear load between the concrete layers is "not activated" (non-stressed binder). In this case, the concrete layers behave independently of each other.
 
Note, however, that this is a simplification: even in the case of an uninstalled connecting element, an adhesive bond acts between the concrete layers.
 
To obtain a monolithic connection, it is customary to use post-installed anchor stops.

In Figure 1(b), these connectors (stops) allow, for example, to increase the compressed zone and/or the bending zone (structural reinforcement) or to restore the height of the original area (reconstruction).

Calibration of concrete connectors according to the TR 066 and HILTI method as well as differences from EN 1992-1-1.

 
У чинному європейському стандарті проектування залізобетонних конструкцій (EN 1992-1-1 (EC2) ) перераховані правила розрахунку зсувної здатності бетону, між двома шарами бетонних і залізобетонних елементів. Однак для розрахунку підсилення з встановленими з'єднувачами доступний більш підходящий метод: метод, який був запропонований EOTA в TR 066 («Вимоги до проектування і конструкції післямонтованого зсувного з'єднання для двох бетонних шарів»).
 
У той час як EN 1992-1-1 (EC2) враховує тільки зчеплення, зовнішнє навантаження і тертя, новий EOTA TR066 враховує "шиповий" ефект встановлених з'єднувачів.
 
EN 1992-1-1 (EC2) вимагає досить фіксованої арматури на зсув, що стосується залізобетонних елементів. З цієї причини текучість сталі вважається найважливішим способом руйнування. З іншого боку, EOTA TR066 розглядає окремі варіанти руйнування встановлених з'єднувачів. Тому напруження сталі σs, розраховане з номінальної міцності на розрив згідно з EN 1992-1-1, а не по межі текучості.
 

Порівняння розрахунку згідно EN 1992-1-1 та TR066

Розрахунок HILTI: PROFIS Engineering модуль “Нарощування товщини бетонних елементів”

 
Нещодавно Hilti додала новий модуль «Нарощування товщини бетонних елементів» до PROFIS Engineering. Бетоннє з'єднання можна розрахувати та задокументувати швидше та простіше, крок за кроком, дотримуючись обох методик, в тому числі згідно TR 066.
 
 

 
 
 
 
Існує широкий спектр варіантів підсилення HCC, але розглянемо детальніше упор HILTI HCC-B.
З'єднувачі типу «композитний анкер» - це спеціальні або стандартні елементи, які оснащені додатковими аксесуарами, наприклад, HCC-B (спеціальний елемент (упор), оптимізований для позиціонування і монтажу арматури).
Незалежно від елемента, отвір буриться в існуючому бетоні, в результаті чого при бурінні необхідно видаляти буровий пил (шлам), тому компанія Hilti пропонує технологію SAFEset, при якій пил автоматично видаляється в процесі буріння і додатково очищується отвір відповідно до ЕТА. Хімічний анкер вводиться в отвір за допомогою автоматичного або пневматичного дозатора перед вставкою елемента у відповідний отвір. Але при використанні зсувного упору HCC-B елемент може бути встановлений перед введенням розчину в отвір. В результаті з HCC-B ви можете вводити хімічнй розчин в отвори, після всіх необхідних заходів вирівнювання через унікальний порожнисту конструкціію упорів.

На малюнку нижче наведено огляд різних зсувних упорів Hilti, їх технічні дані та спектр застосувань
 

Анкерні упори Hilti HCC 

 
Переваги методу нарощування бетону HILTI:
 
1. Просте і надійне застосування в самих різних випадках
2. Гарантована поведінка монолітних структурних компонентів
3. Сили зсуву передаються надійно, навіть якщо дотична площа має тріщини
4. Підходить для використання з більш поширеними методами нанесення шорохуватостей на поверхню
5. Знижені вимоги до закладення арматури
 
 

Приклад відновлення мостового настилу