Бетон, представляющий собой пористую структуру, пропитанную раствором (Slurry Infiltrated Mat Concrete – SIMCON), представляет собой разновидность HPFRCC, которая может быть использована для увеличения несущей способности и гибкости железобетонных колонн. Однако прежде чем данная технология войдет в широкую эксплуатацию, необходимо решить ряд вопросов, связанных с важными конструктивными и технологическими факторами, влияющими на работу колонн, усиленных SIMCON, включая морозостойкость.

Следовательно, цель исследования – выявить факторы, связанные с конструкцией покрытия SIMCON, оценить влияние этих факторов на эксплуатационную и предельную нагрузку, определить, какие из этих факторов являются наиболее важными для работы SIMCON, и разработать общие указания по проектированию и конструированию покрытия SIMCON на существующие колонны. В дополнении была рассчитана примерная стоимость покрытия SIMCON для усиления существующих железобетонных колонн с целью ее сравнения с примерной стоимостью альтернативных способов усиления колонн.
Свойства высокотехнологичного фибробетонного композитного материала (HPFRCC) включают прочность на сжатие и растяжение. Главными свойствами, от которых зависит длительность эксплуатации высокотехнологичного фибробетонного композитного материала (HPFRCC) являются морозостойкость, ползучесть, усадка и изменение механических свойств под воздействием нагрузки.
Механические свойства
Работа SIMCON на сжатие, растяжение и изгиб изучались несколькими исследователями. Балки, изготовленные с использованием материалов SIMCON и SIFCON, тестировались на изгиб Хэкманом (Hackman, et al, 1992). Балки из SIMCON с содержанием фибры 5,7% обладают такими же показателями гибкости, как и балки из SIFCON с содержание фибры 14%. Эта эффективность SIMCON объясняется использованием волокон большей длины (9,5 дюймa [240 мм]) при изготовлении фиброматов по сравнению с волокнами SIFCON (1 дюйм [25 мм]).
Геометрические параметры (длина, глубина и ширина раскрытия) и картина трещин в железобетоне, материалах SIFCON и SIMCON различается. Трещины в железобетоне и SIFCON обычно крупные и пересекающиеся. Однако, трещины в SIMCON мелкие и непересекающиеся. Густота сетки трещин в SIMCON выше, чем у железобетона и SIFCON (Krstulovic, et al, 1995a).
Работа SIMCON на растяжение исследовалась Крстуловиком (Krstulovic, et al, 1995a). В процессе проведения направленных экспериментов прочность на растяжение SIMCON с содержанием фибры 5% достигала 2300 фунтов на дюйм в квадрате (15,9 МПа) при деформации 1,1%. Крстуловик (Krstulovic, 1996) также изучал работу SIMCON на сжатие и срез. Прочность SIMCON на сжатие при содержании фибры 5% достигала 11000 фунтов на дюйм в квадрате (75,8 МПа). Основываясь на данных исследованиях, Крстуловик (Krstulovic, 1996) разработал эталонные образцы для оценки прочности SIMCON на растяжение и сжатие. Он заметил, что SIMCON обладает уникальным потенциалом для использования в ремонте и усилении существующих конструкций.
Влияние направленности расположения фиброволокон на прочность SIMCON на сжатие были изучены Крстуловиком (Krstulovic, et al, 1999b). Результаты экспериментов показали, что разницы в прочности на сжатие образцов с различной направленностью волокон не существует. Данная работа не совпадает с работой, наблюдаемой при проведении экспериментов для изучения работы на сжатие других разновидностей фибробетона таких, как SIFCON. Прочность на сжатие SIFCON и традиционного фибробетона ниже, когда фиброволокна располагаются поперек к направлению действия силы, чем в тех случаях, когда волокна расположены вдоль действия силовой нагрузки (Balaguru and Shah, 1992). Очевидная независимость прочности SIMCON на сжатие от направленности расположения волокон по отношению к направленности действия силовой нагрузки объясняется двумя причинами:
a) разбросом в углах расположения фибры в составе фибромата по отношению друг к другу и к силовому воздействию;
b) большей длиной фиброволокон по сравнению с длиной волокон в SIFCON и традиционном фибробетоне.
Прочность SIFCON на растяжение зависит от направленности расположения фиброволокон (Mier, et al, 1992). Миер пришел к заключению, что прочность SIFCON на растяжение выше, когда волокна расположены вдоль действия силовой нагрузки. Информация о влиянии направленности расположения фибры на прочность SIMCON на растяжение отсутствует.
Несмотря на тот факт, что влияние направленности расположения фибры на прочность на растяжение ожидается, оно не будет столь значительным, как у SIFCON, что объясняется характеристиками пористой структуры SIMCON.

Фибробетон (Fiber reinforced concrete – FRC) используется в строительстве с 1960-х годов (ACI 544.1, 1996), хотя его применение традиционно ограничено складскими помещениями и дорожным покрытием. В качестве заполнителя фибробетона используются стальная фибра, стекловолокно, углеволокно и полипропиленовая фибра (ACI 544.1, 1996). Данные фибро-элементы изготавливаются различной формы и размеров и вводятся в бетонную смесь несколькими способами. Содержание фибры в фибробетоне обычно колеблется от 2% до 4 %. Несмотря на то, что назначение фибробетона может быть различным, например прокладка туннелей, строительство гидравлических и сейсмостойких сооружений (ACI 544.3, 1993), отсутствие общих указаний по проектированию и существование ряда проблем в этой области стали ограничением к использованию фибробетона в строительстве.
Высокотехнологичный фибробетонный композитный материал (HPFRCC), был разработан в 1990-х годах с целью улучшения эксплутационных характеристик традиционного фибробетона (Naaman and Reinhardt, 1995). Для производства особой разновидности высокотехнологичного фибробетонного композиционного материала, называемой … (Slurry Infiltrated Fiber Concrete – SIFCON) стальная фибра помещается в форму для бетона и затем заливается цементным раствором высокой прочности. Несмотря на тот факт, что SIFCON может обладать более высокой прочностью на сжатие и большей энергоемкостью, чем обычный бетон (рисунок 2.1), его производство требует сравнительно большого содержания фибры, около 12 – 15% (Hackman, et al, 1992), что тяжело достижимо вне лабораторных условий.
Используя фибру в форме мата (пористой структуры, циновки), который затем пропитывается цементным раствором высокой прочности, можно изготовить новую разновидность высокотехнологичного фибробетонного композитного материала (HPFRCC), которая получила название бетона, представляющего собой пористую структуру, пропитанную раствором (Slurry Infiltrated Mat Concrete – SIMCON).
Основные эксплутационные характеристики, которые дает Бартос (Bartos; 1992) для фибробетона, также подходят и к высокотехнологичному фибробетонному композиционному материалу (HPFRCC), включая SIMCON. Бартос определяет следующие параметры для фибробетонной смеси: подвижность, самоуплотняемость, состояние завершенной поверхности, удобоукладываемость, плотность. Основными параметрами затвердевшего фибробетона являются: прочность, твердость, деформационная и пространственная устойчивость, плотность, пористость, теплостойкость, электропроводность, адгезионные свойства, долговечность.
В случае материала SIMCON та жа прочность и энергоемкость могут быть достигнуты при более низком содержании фибры, чем у SIFCON. У SIMCON имеются и другие преимущества. Для изготовления фибромата используется нержавеющая сталь, в результате значительно уменьшается риск возникновения коррозии. Благодаря использованию стальной фибры в форме мата, работа с фибробетоном на строительной площадке упрощается (Krstulovic and Al-Shanna, 1996). Главным недостатком является первоначальные затраты, так как нержавеющая сталь достаточно дорога. Однако эти затраты могут быть оправданы увеличением срока службы благодаря высокой стойкости к коррозийным воздействиям и низкому содержанию фибры в бетоне. При производстве SIMCON содержание фибры в бетоне может быть уменьшено до 3 – 5% от общего объема фибробетона. Отношение длины фибры к ее диаметру называется fiber aspect ratio [фибра аспект отношение (коэффициент)]. Чем выше fiber aspect ratio, тем мельче трещины в фибробетоне. Fiber aspect ratio может достигать 400 для SIMCON, что в 4 раза выше, чем у фибробетона (Hackman, et al, 1992).
Ограниченные экспериментальные данные по фибробетону с заполнителем из обычной стали показывают, что стальная фибра в бетоне со множеством трещин может подвергаться коррозии (ACI 544.1R, 1996).
Фибра, используемая в производстве SIMCON, изготавливается из нержавеющей стали непосредственно из расплавленного металла методом охлаждения (Hackman, et al, 1992). Применение фибры из нержавеющей стали способствует увеличению стойкости фибры к коррозийным воздействиям по сравнению с другими видами металлической фибры.

В ходе исследовательской программы, проводимой Национальным Научным Фондом [1995], было выявлено, что инфраструктура жилых районов, которая составляет большую часть национального богатства Соединенных Штатов, быстро приходит в негодность в результате воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды и чрезмерной эксплуатации и становится все более подверженной катастрофическим повреждениям. Руководители программы призывают к разработке новых, экономически выгодных методов для восстановления инфраструктуры как решающего фактора экономического процветания и непрерывного развития.
Так как количество инфраструктур жилых районов повсеместно увеличивается, увеличивается и количество поврежденных зданий и сооружений. Их полная замена, вероятно, ляжет тяжелым бременем на экономику страны и обернется растратой природных ресурсов, в то время как их восстановление и укрепление является прекрасной альтернативой.
Железобетонные конструкции многих зданий и сооружений нуждаются в ремонте и усилении для увеличения их несущей способности и гибкости под воздействием сейсмической нагрузки (Naaman and Reinhardt, 1995; Hollaway and Leeming, 1999). Например, несущие опоры мостов, сконструированные с использование устаревших на сегодняшний день технологий, нуждаются в усовершенствовании с тем, чтобы удовлетворить современным требованиям.
Другие факторы, такие как чрезмерная горизонтальная деформация или ошибки в проектировании конструкций, также могут стать причиной повреждения здания. В дополнении усиление конструкций может быть обусловлено необходимостью ограничить прогиб и контролировать раскрытие трещин в связи с изменениями условий эксплуатации. Более того, часто возникает потребность усилить колонны для того, чтобы они выдержали несколько надстроенных сверху этажей (Newman, 2001).
Необходимость в усилении может быть вызвана изменениями условий эксплуатации и проводиться с целью продления срока службы здания, уменьшая при этом расходы на капитальный ремонт. В этих случаях реконструкция считается более выгодной по сравнению (а) со сносом здания и строительством нового, и (b) с введением ограничений на эксплуатацию за счет снижения нагрузки и постоянного мониторинга состояния здания.
Усиление железобетонных конструкций обычно предполагает усиление колонн, так как их повреждение оказывает серьезное влияние на прочность самой конструкции. Существуют следующие способы усиления колонн:
a) увеличение сечения;
b) применение стальных обойм;
c) покрытие из фибропластика (Fiber Reinforced Plastic – FRP);
d) покрытие из высокотехнологичного фибробетонного композитного материала (High Performance Fiber Reinforced Cement Composites – HPFRCC).

При неравномерных деформациях основания стены работают как каменные балки, опорами которых служат непросевшие участки грунта основания (рис. 1, а), в результате чего в стенах образуются трещины вертикального или наклонного направления. Конечно, в первую очередь следует выявить причину неравномерных деформаций (чаще всего ей является замачивание грунта от неисправных коммуникаций, отсутствия водоотвода и т.п.) и, если без дорогостоящего усиления основания или фундаментов можно обойтись, то достаточно ограничиться усилением стен.
Обычно стены усиливают горизонтальными тяжами круглого сечения в уровне перекрытий, которые играют роль растянутой арматуры. Для выборки начальной слабины их подтягивают с помощью промежуточных муфт и концевых гаек (рис. 1, а). Однако тяжи такой конструкции раскрытию трещин препятствуют слабо – так же, как и арматура, закреплённая по концам железобетонной балки и не имеющая сцепления с бетоном. Например, при длине здания l=40 м раскрытие в стене трещины шириной аcrc - 10 мм вызовет напряжение σs в тяжах всего 50 МПа, а чтобы напряжения достигли расчетного сопротивления стали марки С235, трещина должна быть зияющей (50 мм).

Рис.1. Усиление стен при неравномерных деформациях: 1 - тяж, 2 - муфта, 3 - самоанкерующийся болт.

Повысить напряжения в тяжах и, тем самым, более эффективно сдержать развитие трещин можно, если создать "сцепление" тяжей со стенами, т.е. закрепить их и прижать к стенам в нескольких местах по длине – чем чаще, тем лучше (рис. 1, б). Тогда в опасных местах – на участках, где имеются трещины, – в тяжах возникнут самые высокие напряжения σs, а значит, и самые большие усилия, которые будут сдерживать дальнейшее развитие трещин. Механизм работы подобных тяжей – тот же, что и механизм работы внешней арматуры, прикрепленной к существующей в нескольких точках. В качестве крепежных элементов лучше всего использовать самоанкерующиеся распорные болты (сквозные болты требуют внешнего утепления).

Контрфорсы целесообразно применять для относительно невысоких зданий, когда наружные стены угрожающе накренились (при условии, если снаружи есть место для размещения контрфорсов и когда последние не наносят ущерба архитектуре здания). Наиболее распространенная ошибка при устройстве контрфорсов – возведение их на фундаментах мелкого заложения: тогда в результате морозного пучения грунта сами контрфорсы могут приобрести опасные крены.
Еще одна область применения контрфорсов – усиление стен подвала при выдавливании последних. Внутренние контрфорсы – а ими могут служить и дополнительные поперечные стены – здесь не только препятствуют выдавливанию наружных стен, но и изменяют их расчетную схему – из однопролетных вертикально ориентированных балок превращают в плиты, опертые по контуру, что позволяет уменьшить в них изгибающие моменты.

Обычно усиливают горизонтальными тяжами, расположенными под полом и закрепленными на наружных поверхностях стен (рис. 1, а). Для выборки слабины и своевременного включения в работу тяжи предварительно натягивают с помощью резьбовых муфт (реже с помощью гаек, расположенных снаружи стен). Для уменьшения напряжений смятия в кладке стен усилия на концах тяжей следует передавать через распределительные плиты (стальные пластины), а сами тяжи должны быть надежно защищены от коррозии, особенно на участках, расположенных в толще наружных стен.
Такое решение, однако, имеет существенные недостатки. В однослойных наружных стенах тяжи создают "мостики холода", поэтому стены в этих местах необходимо снаружи дополнительно утеплять. В современных же многослойных наружных стенах устройство подобных тяжей вообще проблематично, поскольку сопряжено с разборкой и последующим восстановлением утепляющего и отделочного слоев. Кроме того, из-за наличия муфт и невозможности просверлить отверстия вплотную к верхним граням плит перекрытий тяжи приходится располагать сравнительно высоко над плитами.

Рис.1. Усиление стен.

В этих условиях предпочтительнее применять конструкцию, показанную на рис. 1, б, с использованием самоанкерующихся распорных болтов для наружных стен и стяжных болтов для внутренних. Болтами закрепляют отрезки прокатных уголков, к горизонтальным полкам которых приваривают тяжи и соединяют их с монтажными петлями плит или балок. Суть конструкции сохраняется и при отсутствии монтажных петель, меняются лишь некоторые детали.

Под опорами балок, ригелей, лестничных площадок, перемычек и т.п. конструкций возникают напряжения смятия в ниже расположенных элементах – стенах, простенках, колоннах. При перегрузке опорных площадок усиление выполняют одним из двух способов: уменьшают напряжения смятия или повышают прочность материала (бетона, каменной кладки) на смятие. В первом случае часть нагрузки передают на дополнительные опоры – например, в виде стальных стоек, закрепленных от потери устойчивости (рис. 1, а). Чтобы дополнительная опора включилась в работу, нужно не только устранить зазор между опорными поверхностями, но еще и временно снять соответствующую часть нагрузки с существующей опоры. Если сделать это невозможно, то дополнительную опору следует выполнять преднапряженной. Во втором случае усиливают верхние части (оголовки) колонн и простенков стальными (реже железобетонными) обоймами с предварительным напряжением хомутов (рис. 1, б).

Рис.1. Усиление опор: а - стальными стойками, б - преднапряжёнными хомутами.

Усилить консоль – это значит уменьшить напряжения в ее горизонтальной растянутой арматуре и увеличить несущую способность наклонной сжатой полосы бетона. Наиболее простой и надежный способ решения этой задачи – усиление стальной обоймой с предварительно напряженными горизонтальными хомутами. Хомуты, сжимая консоль по горизонтали, во-первых, частично разгружают рабочую арматуру, во-вторых, повышают прочность сжатого бетона и, в-третьих, сами являются дополнительной рабочей арматурой (при увеличении нагрузки после усиления). Как установлено экспериментальными исследованиями, за счет обжатия несущая способность консоли на действие поперечной силы (опорного давления) возрастает на величину 0,7Nsp, где Nsp – суммарное усилие преднапряжения хомутов. Предварительное напряжение хомутов можно создать затягиванием гаек (рис. 2), попарным их стягиванием (рис. 1, б) или электронагревом.

Рис.2. Усиление консоли колонны.

Во избежание обрушения конструкций (балок, ригелей, плит) необходимо увеличить площадь их опоры. При опирании конструкций на стены или непосредственно на колонны (а не на их консоли), можно использовать схему, показанную на рис. 1, а. При опирании плит на ригели (балки, фермы) и ригелей на консоли колонн наибольшее распространение ввиду своей простоты и ясности расчетной схемы нашло "коромысло" – небольшая стальная балка, к концам которой подвешены дополнительные опоры из уголков или швеллеров (рис. 3). Такая конструкция является не только противоаварийной, но и разгружающей, т.к. при затягивании гаек происходит предварительное напряжение подвесок, а вместе с этим и частичное разгружение существующих опор. Этим же способом можно подкреплять и плиты перекрытий, опирающиеся на внутренние стены с двух сторон. При опирании железобетонных конструкций только с одной стороны усиление выглядит несколько сложнее: дополнительную опору подвешивают к наклонным или отогнутым подвескам, которые закрепляют на более мощной конструкции – колонне (при усилении опор ригеля), ригеле (при усилении опор плиты) и т. п.

Рис.3. Усиление увеличением площади опоры.

При "сухом" контакте усилие (давление) передается не на всю поверхность, а на отдельные выступы и неровности, всегда имеющиеся на поверхности не только бетона, но и прокатного (не фрезерованного) металла. В результате больших местных напряжений эти выступы сминаются и стык становится податливым. Подстилающий слой раствора выравнивает поверхности и позволяет распределить усилие по всей площади контакта, т. е. выровнять контактные напряжения. Но слой раствора должен быть очень тонким, что обычно достигается сильным прижатием стальной опорной площадки, в результате которого лишний раствор выдавливается. При толстом слое раствор превращается в самостоятельный несущий элемент, относительно низкая прочность которого определяет и прочность всего стыка.

Типичный дефект стыков колонн со стаканными фундаментами описан в вопросе 1.2. Исправить этот дефект – значит восстановить жесткость узла сопряжения указанных конструкций. Делается это обычно с помощью наращивания фундамента:

Усиление стыка колонны с фундаментом.

Размеры наращённой части, класс бетона и армирование определяются изгибающими моментами и поперечными силами в заделке. Для надежной передачи усилий наращённая часть должна иметь хорошее сцепление с поверхностью колонны и существующего фундамента.

При усилении каменных колонн и простенков поперечная арматура и планки играют куда более заметную роль, чем при усилении железобетонных колонн. Это вызвано, с одной стороны, большей деформативностью каменной кладки, а с другой – более основательными экспериментальными исследованиями, выполненными еще на рубеже 1940-50-х гг. В расчетные формулы несущей способности усиленной кладки (см. "Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций", М., 1989) входят два главных слагаемых – несущая способность кладки и несущая способность вертикальных элементов обоймы (уголков или бетона с продольной арматурой).
Несущая способность кладки зависит от марки кирпича и раствора, от наличия в ней дефектов и повреждений и от объемного процента внешнего поперечного армирования (планок или хомутов). Например, при наличии поперечных планок сечением 5 х 60 мм с шагом по высоте 500 мм (объемный процент армирования 0,47%) прочность колонны сечением 510x510 мм из кирпича марки 75 на растворе марки 50 повышается на 62%. Однако с увеличением поперечного армирования его влияние затухает. В том же примере увеличение сечения планок или уменьшение их шага вдвое дает дополнительное повышение расчетного сопротивления кладки всего на 19%.
Несущая способность вертикальных элементов обоймы зависит от площади их сечения, класса (марки) стали и бетона и от способов закрепления концов обоймы. Если оба конца уперты в соответствующие конструкции, т. е. нагрузка с вышележащих конструкций непосредственно передается на обойму, а с нее на нижележащие конструкции, то расчетное сопротивление вертикальных уголков и продольной арматуры принимается с коэффициентом 0,85, а бетона – с коэффициентом 1,0. Если уперт только один конец, то с коэффициентами соответственно 0,6 и 0,7, если непосредственной передачи нагрузки нет, то соответственно 0,2 и 0,35. В последнем случае продольные напряжения в вертикальных элементах обойм образуются благодаря совместным деформациям за счет сил сцепления (или трения) с поверхностью кладки.

Колонны обычно усиливают стальными обоймами (рис. 1, а) или железобетонными обоймами (рис. 1, б). Каменную кладку иногда усиливают также и армированными штукатурными обоймами. Железобетонные колонны крайних рядов (у которых 4-стороннее нара-щивание не всегда возможно осуществить) вместо обойм усиливают рубашками, а колонны, работающие на внецентренное сжатие с большими эксцентриситетами, усиливают также односторонним или двусторонним наращиванием, подобно изгибаемым элементам.

Рис.1. Усиление колонн: а - металлическая обойма, б - железобетонная обойма.

Обоймы выполняют двойную функцию: сдерживают поперечные деформации усиливаемого элемента, т. е. повышают его прочность на сжатие за счет объемного напряжения, и воспринимают часть вертикальной нагрузки, т. е. частично разгружают усиливаемый элемент. Функцию сдерживания поперечных деформаций выполняют планки стальных обойм и поперечная арматура (хомуты) железобетонных обойм, функцию восприятия вертикальной нагрузки – соответственно вертикальные уголки и бетон с продольной (вертикальной) арматурой.
Степень объемного напряжения можно повысить, если в планках создать предварительное напряжение (натяжными гайками, электронагревом, попарным стягиванием). Предварительным напряжением можно также повысить и степень включения в работу вертикальных уголков стальных обойм.
Одним из самых простых способов такого преднапряжения является установка заранее перегнутых уголков с последующим их выпрямлением за счет горизонтального стягивания (рис. 2). После выпрямления уголки превращаются в распорки и в них возникает сжимающее усилие , на величину которого происходит разгружение колонны. Здесь 0,9 – коэффициент условий работы, учитывающий потери напряжений от обмятия, Аsc – суммарная площадь поперечного сечения уголков, i = tgα. Приведенная формула справедлива, разумеется, только при наличии надежных упоров в торцах уголков с самого начала их стягивания. Подобным способом эффективно усиливать колонны, работающие как с малыми (а), так и с большими (б) эксцентриситетами.
При усилении колонн многоэтажных зданий следует помнить о том, что нижние реакции распорок на промежуточных этажах создают дополнительные нагрузки на нижележащие перекрытия, поэтому усиление нужно выполнять, начиная с самых нижних колонн.

Рис.2. Усиление колонны предварительно напряженной подпоркой.

При усилении стальными обоймами последние рассматривают как самостоятельные конструкции, в которых несущими элементами являются вертикальные уголки, а планки играют ту же роль, что и планки стальных решетчатых колонн. Иными словами, положительным влиянием планок на поперечные деформации бетона усиливаемой колонны пренебрегают.
Наибольший эффект усиления достигается при использовании преднапряженных обойм-распорок, которые можно использовать без разгружения колонн. Проектируя их, следует, однако, помнить о том, чтобы усилие Nsp не продавило опорные поверхности перекрытий (покрытия) и не оторвало от колонны сами перекрытия (покрытие), и о том, что стадия монтажа (стягивания вертикальных уголков) является наиболее невыгодной в работе распорок, так как уголки еще не соединены планками и их гибкость велика.
При отсутствии преднапряжения стальные обоймы имеет смысл применять только при условии частичного или полного разгружения колонн (что далеко не всегда возможно осуществить) и при условии плотной подклинки зазоров между концами уголков и опорными поверхностями. Тогда при действии дополнительной нагрузки уголки следует рассчитывать на основе равенства их продольных деформаций с деформациями железобетонной колонны (точнее всего – совмещая диаграммы сжатия стали и бетона данного класса). Понятно, что чем меньше нагрузки снято с колонны, тем меньше напряжения в уголках обоймы, тем менее эффективно работает обойма.
При усилении железобетонными обоймами поперечное сечение, если пользоваться рекомендациями справочников (весьма спорными), можно рассчитывать как монолитное с соответствующими коэффициентами условий работы бетона и арматуры наращённой части и с поправками на разные классы бетона старой и новой частей сечения.
Передавать нагрузку на элемент усиления удобнее всего через горизонтальные (упорные) уголки, которые через тонкий выравнивающий слой раствора следует плотно прижать к опорным поверхностям соответствующих конструкций – балок, перемычек, фундаментов и т. п., а затем приварить к вертикальным уголкам (рис. 3).

Рис.3. Схема передачи нагрузки на усиляющий элемент.

Однако возможности передавать нагрузку на вертикальные уголки существенно ограничены, о чем всегда следует помнить. Во-первых, при усилении промежуточных колонн многоэтажных зданий нагрузка от уголков будет передаваться на нижележащие перекрытия. Для такой передачи должна быть уверенность в том, что эти перекрытия в состоянии воспринять дополнительную нагрузку. Во-вторых, чтобы передать хотя бы часть нагрузки, необходимо эту часть с перекрытия (покрытия) предварительно снять.
Наконец, в многоэтажных зданиях, чтобы загрузить уголки обоймы нижнего этажа, мало разгрузить перекрытия всех этажей, нужно еще усилить обоймами все выше расположенные колонны, уголки которых будут передавать по цепочке нагрузку на нижнюю обойму. Если обоймы на выше расположенных колоннах не установить, то на уголки нижней колонны будет передаваться только та часть нагрузки, которая была временно снята с перекрытия одного нижнего этажа. В силу перечисленных причин использовать в полной мере несущую способность вертикальных уголков без их предварительного напряжения удается крайне редко.
Если вертикальные уголки неплотно и неравномерно прижаты к поверхностям усиливаемого элемента, то последний имеет возможность беспрепятственно деформироваться в поперечном направлении до тех пор, пока не исчезнет зазор, – только тогда планки начнут вступать в работу. При таком качестве исполнения (к сожалению, не редком) проку от усиления почти нет. Поэтому при усилении стальными обоймами всегда необходимо предусматривать мероприятия, заставляющие планки немедленно включаться в работу.
Одним из них может быть прижатие уголков инвентарными струбцинами до начала приварки к ним планок, другим – предварительное напряжение планок электронагревом или натяжными гайками (в последнем случае планками являются круглые стержни с резьбой на одном конце). При этом между поверхностями уголков и усиливаемой конструкции следует проложить выравнивающий слой раствора. Данные требования особенно относятся к усилению каменных или бетонных простенков, образуемых в существующих стенах при устройстве в них новых проёмов. При пробивке таких проемов перфораторами (отбойными молотками) образуются "рваные" края, зазоры между уголками и поверхностями простенков достигают нескольких сантиметров и стальная обойма, по существу, становится лишь декорацией. Поэтому новые проемы в стенах следует не пробивать, а прорезать дисковой пилой.
Далее, при редком расположении планок разрушение усиливаемого элемента может произойти в промежутках между ними. Поэтому планки по высоте необходимо располагать с шагом не более 500 мм и не более наименьшего размера поперечного сечения усиливаемого элемента.

Рис.4. Схема стягивания поперечных планок стальной обоймы.

Наконец, с увеличением ширины простенков влияние планок, расположенных по коротким сторонам сечения, уменьшается. Поэтому, если ширина простенка превышает его толщину в два раза и более, то длинные планки необходимо стягивать попарно болтами, которые играют роль внутренних планок (рис. 4). Их пропускают через отверстия в кладке с шагом не более 0,75 м по высоте и не более двойной толщины простенка (но не более 1 м) по ширине.