Выбор композитного материала для усиления

Внешнее армирование для усиления железобетонной круглопустотной плиты перекрытия ПК 30.12-8, шириной 1200 мм принято композиционными материалами на основе углеволокна (фиброармированными пластиками,ФАП).

Для усиления принято углеволокно Mbrace Fib СF 230/4900.530g/3 m

немецкой химической компании «Basf»

Физико-механические свойства углеродных волокон

Таблица 3.

Материал	Модуль упругости, Е, (МПа)	Прочность при растяжении, Rt (МПа)	Предельное удлинение, d (%)	Плотность, r, (кг/м3)
Углерод			1,2

Физико-механические свойства используемой смолы

Таблица 4.

Марка фирмы производителя		Ер	Rp	d	Еи	Ru	Тприм	Тэкс
мин	ГПа	МПа	%	ГПа	МПа	°с	°С
Tyfo® S Saturant Epoxy	180-360	3,18	72,4		3,12	123,4	+4 - +32	<82

.

Описание

MBrace Fiber - холсты на основе углеродных волокон с высоким модулем упругости для восстановления, сохранения и увеличения несущей способности строительных конструкций.

Область применения

Восстановление, сохранение и увеличение несущей способности строительных конструкций.

Применение холстов MBrace обеспечивает:

· уменьшение прогибов плит перекрытий, балок и стен;

· увеличение несущей способности колонн и балок;

· сейсмическую стойкость усиленных конструкций;

· уменьшение усталостных деформаций в конструкциях.

Преимущества

· высокая прочность (в 5÷10 раз больше стали);

· влаго- и хемостойкость;

· высокая прочность на растяжение;

· препятствие развитию трещин;

· можно укладывать несколько слоёв.

Расчетная часть

Расчет круглопустотной плиты перекрытия 1.141.1

Рис.1. Плита ПК 30.12-8, ширина 1200 мм

4.1. Исходные данные:

· Толщина плиты перекрытия – 220 мм

· Длина плиты, l =2960 мм

· Ширина плиты, B = 1200 мм

Материал плиты перекрытия:

· Бетон М200 = В15

· R_b = 8,5МПа

Рабочая арматура:

· Арматура AIII ГОСТ 5781-81

· d = 16 мм.

· A_s = 2,010 см²

· R_s = 350 МПа

Конструктивная арматура:

· Арматура AI ГОСТ 5781-82

· R_sc = 240 МПа

· d = 6 мм.

^· A’_s =0,283

4.2. Сбор нагрузок[1, 2]

Таблица 5.

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка (gн), кН/м2	Коэфф. надежности по нагрузке γf	Расчетная нагрузка (gр), кН/м2
	Постоянная нагрузка:
	Плита перекрытия (220 мм)	2,7	1,1	2,97
	Цементно-песчаная стяжка ρ=1800 кг/м3	0,54	1,3	0,70
	Фанера (10 мм) ρ=800 кг/м3	0,08	1,3	0,104
	Ламинат (5 мм) ρ=600 кг/м3	0,03	1,2	0,036
	Итого:	3.35 кН/м2		3.81 кН/м2
	Полезная нагрузка
	Перегородки (ее принимают условно)	0,50	1,3	0,65
	Вес людей, мебели	1,5	1,3	1,95
	Итого:	2.0 кН/м2		2.60 кН/м2
	Итого:	5,35 кН/м2		6,412 кН/м2

Определение требуемой несущей способности конструкции

Определяем нагрузки на 1 погонный метр при ширине плиты 0,185 м

Рис.2. Расчетная схема загружения плиты перекрытия

Номинальные нагрузки:

Постоянная:

(1)

Временная:

(2)

Длительная временная:

(3)

Полная:

(4)

Расчетные нагрузки:

Постоянная:

(5)

Временная:

(6)

Длительная временная:

(7)

Полная:

(8)

Определяем внутренние усилия

Плита рассчитывается однопролетная шарнирно опертая балка, загруженная равномерно- распределенной нагрузкой

Момент от полной нормативной нагрузки:

(9)

Момент от полной расчётной нагрузки:

(10)

Рис.3.Эпюра моментов от полной расчетной нагрузки

Поперечная сила от полной расчётной нагрузки:

(11)

4.4. Определение фактической несущей способности конструкции с учетом дефекта[3, 4]

Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов производят из условия

где М - изгибающий момент от внешней нагрузки:

M_ult - предельный изгибающий момент, который может быть воспринят

сечением элемента.

Рис.4. Фрагмент плиты ПК 27.12-8

Переходим от фактического сечения к расчетному двутавровому заменяя круглые пустоты квадратными

Ширина полки в растянутой зоне

Ширина полки в сжатой зоне

Расстояние от центра тяжести арматуры до грани

Рабочая высота сечения

Ширина ребера

Рис.5. Фактическое сечение для расчета

Рис.6. Расчетное сечение фрагмента плиты шириной 185 мм.

При

5/ 19 = 0,26

= 0,53

Условие

(12)

не соблюдается, значит граница сжатой зоны проходит в ребре двутавра, значение M_ult определяют по формуле

(13)

при этом высоту сжатой зоны бетона х определяют по формуле

(14)

0138S10-03623

0138S10-03623

0138S10-03623

Высота сжатой зоны:

Предельный изгибающий момент:

кНм