Усиление конструкций

1. ЭСКИЗНОЕ  ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

2. ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ  НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1 Плита перекрытия

2.1.1 Сбор нагрузок

№, п/п	Наименование	Нормативная нагрузка, кПа	g	Расчетная нагрузка, кПа	Источник
1	Пол дощатый	1,00	1,20	1,2	Табл. 1[1]
2	Стяжка, δ= 20мм	2,16	1,30	2,81	Табл. 1[1]
3	Плита	2,50	1,10	2,75	Табл. 1[1]
4	Полезная нагрузка на этаж	9,60	1,20	11,52	Табл. 1[1]
5	Итого			18,28	Задание

 

2.1.2 Расчетные длины

l₀ - расчетная длина панели

l₀= l – 10см (опирание плиты)

l₀=6,3-0,1=6,2м.

где B_пл = 1,8м – ширина плиты по задание

2.1.3 Приведение  сечения плиты к удобному для  расчета

Диаметр пустот принимаем  d = 16 см, тогда сторона квадрата

 – высота плиты  по заданию

 

2.1.4 Проверка плиты по  первому предельному состоянию

 

R_s - 405 МПа, [табл. 22,2] для арматуры класса Ат-IV

A_s = 9,23 см2 для 6 Ø 14 арматуры

R_b= 14,5 МПa [табл.13, 2] для бетона классом В25

Граничное значение относительно высоты сжатой зоны:

Высота сжатой зоны определяется по формуле 29 [2]

g_b2 - коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным 1, т.к. влажность воздуха более 75%. [2]

Значение ξ_R определяется по формуле 25 [2]

где ω - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле 26 [2];

где α - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,85

σ_sR - напряжение в арматуре, рассчитываемое по формуле:

σ_sR = Rs - σ_sp = 510 МПа,

σ_sc,u- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, σ_sc,u = 500 МПа, (п.3.12[2])

где σ_sp- предварительное напряжение в арматуре, для сталей марки                 А-IV σ_sp = 0.

где R_sn - нормативное сопротивление растяжению, для арматуры класса               Ат-IV R_sn   = 590 МПа (таблица 19, [2]).

Условие  , выполняется, 0,0773<0,57818.

 

 

2.2 Поверочные  расчеты ригеля

2.2.1 Сбор нагрузок

- размеры сечения ригеля, по заданию

- длина балки, по заданию.

кН/м

- g – объемная масса железобетона (g = 25 кН/м³)

 Проверка ригеля

Толщина защитного  слоя в балках высотой более 250 мм должна быть не менее 20 мм [п.5.5, 2]

Принимаем а = 38 мм

Rs = 280 МПа для арматуры класса А-II (табл.22 [2])

А₃= 15,26 см² для 6Ø18 арматуры.

R_b=8,5 МПa для бетона класса В15 (из табл.13 [2])

Высота сжатой зоны определяется по формуле 29 [2]

Должно выполняться  условие 28[3]:

Условие не выполняется, следовательно, балку необходимо усилить

2.3 Поверочный  расчет колонны

2.3.1 Сбор нагрузок

где b_k и h_k - размеры сечения колонны (из задания);

g - объемная масса железобетона;

H_эт - высота этажа, равна 4,6 м. (из задания);

g_f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается по [1] и равен g_f = 1,1

где n - количество этажей ( по заданию)

2.3.2 Проверка  колонны

R_s = 365 МПа, для арматуры класса A-III Ø10-20 мм ( табл. 22 [2]);

A_s = 8,04 см2 для 4Ø16 арматуры;

R_b = 7,5 МПа, для бетона класса В 12,5 (табл. 13 [2]).

Из формулы 37 [2] высота сжатой зоны колонны, определяется как:

Толщина защитного слоя:

a_з d_s =   16 мм [п.5.5,2]

а_з мм в колоннах [п.5.5,2]

Таким образом а_з = 20 мм

Значение ξ_R определяется по формуле 25, [2]:

где ω - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле 26 [2];

где α - коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,85

σ_sR- напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры класса А-III:

σ_sR = Rs - σ_sp = 365 - 273 = 92 МПа,

σ_sc,u -  предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для

конструкций из тяжелого бетона 500МПа, (п. 3.13; табл. 15 [2])

где σ_sp - предварительное напряжение в арматуре:

σ_sp 0,7 R_sn = 0,7 * 390 = 273 МПа,

где R_sn - нормативное сопротивление растяжению, для арматуры класса               A-III R_sn   = 390 МПа (таблица 19, [2]).

Условие не выполняется, 3,0384 > 0,751.

 

 

 

 

По формуле 39 [2]:

 

Приравняв оба выражения, найдем x:

;

.

Высота сжатой зоны больше сечения колонны, следовательно, необходимо усиление. 
2.4 Поверочный расчет фундамента

Проверка условия:

где: - условное расчетное давление на грунт;

 - глубина заложения фундамента

усредненный вес грунта с  фундаментом

Условие не выполняется, следовательно, необходимо увеличить площадь фундамента.

 

3. РАСЧЕТ УСИЛЕНИЯ  КОНСТРУКЦИЙ

3.1 Усиление ригеля

3.1.1 Расчет верхней арматуры (на опоре)

Арматуру рассчитываем на разность моментов

h₀ - высота балки, плюс расстояние до шпренгельной затяжки, конструктивно принимается Путем наращивания увеличим высоту балки до 0,7 м., тогда:

 

Принимаем 2Ø30 A-III As = 9,82 см²

3.1.2 Расчет шпренгельной затяжки

Принимаем затяжку  из двух стержней 2Ø28 A-III A_з = 12,32 см²

Проверка на прочность ригеля по нормальным сечениям:

620,349 > 494,46  - условие прочности выполняется

 

3.1.3 Расчет сближения затяжек

Величина напряжения тяжей назначается в пределах

Принимаем σ_р = 200 МПа

где E_s - модуль упругости арматуры, для стали марки A-III E_s = 2*10⁵ МПа

Боковое смещение равно:

Сближение тяжей  равно:

3.2 Усиление колонны

3.2.1 Подбор стальных уголков

Усиление колонны  выполняется стальными уголками из стали С235, R_y=230 МПа. Требуемое сечение уголков определится из равенства моментов [36, 2]:

Значение эксцентриситета е определяется умножением его на коэффициент ƞ [п.3.3, 2]

Значение коэффициента ƞ учитывающего влияние прогиба  на  значение эксцентриситета продольного усилия e_o следует определять по формуле[19,2]:

Где Ncr - условная критическая сила, определяемая по формуле [58, 2]:

где:

 l_o - высота колонны

δ_e - коэффициент, принимаемый равным е_о/h, но не менее δ_min [22, 2]:

 R_б принимается в МПа;

- коэффициент, определяемый по формуле[21, 2]: при этом моменты М и М_дл от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок, но не более 1 + β ;

E_b = 21,0 МПа, для бетона класса В12,5 [табл. 18,2];

 - момент инерции сечения колонны;

  принимаем δ  = 0,323;

принимаем не более  ,  коэф. β для тяжелого бетона = 1;

тогда:

Примем границу  сжатой зоны равной всему сечению, т.е. м, найдем требуемую площадь сечения уголка:

Для того, чтобы найти требуемую площадь уголка, ориентировочно назначим уголок № 16. b = 160мм, t = 14 мм. ГОСТ 8509-93, тогда: , тогда:

3.2.2 Подбор стальных планок

Расстояние  между центрами тяжестей ветвей:

Ширина планки Принимаем d = 28 см.

Толщина планки Принимаем t_пл=1,2см.

Максимальное  расстояние между планками Принимаем расстояние 1м.

3.3 Усиление фундамента

В качестве усиления применяем увеличение опорной площади  фундамента.

Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

Размер стороны  квадратной подошвы В_ф определяется как:

Таким образом, фундамент необходимо увеличить  с каждой стороны на :

Давление на грунт от расчетной нагрузки P определяется:

где

Требуемая площадь  арматуры:

,

где (с учетом сжатой зоны),

Rs = 280 МПа для арматуры класса А-II (табл.22 [2])

Толщина защитного  слоя:

 мм в фундаментах  монолитных при отсутствии бетонной  подготовки [п.5.5, 2]

Должно выполняться  условие:

Конструктивно принимаем арматуру 40Ø16 А-III 

, условие не выполняется.

Подбираем дополнительную арматуру:

Растягивающая сила F, равна:

Принимаем дополнительно 18Ø16 А-II 

, условие выполняется

Принимаем дополнительно  30Ø15 А-II

Арматуру устанавливаем  конструктивно, согласно таблице 38 [2]:

 на 1 погонный метр.

Для 0,97 м.

По сортаменту принимаем 2Ø12