Расчет усиления среднего ригеля
Вначале определим сечение нижней растянутой арматуры на действие изгибающего момента , действовавшего до реконструкции (КП1).
Исходные данные для расчета , , ,
, , бетон класса В25, арматура из стали класса А400; , (см. выше)
Проверяем условие
Следовательно, сжатая зона бетона располагается в пределах полки.
.
- сжатая арматура по расчету не требуется.
,
,
По сортаменту принимаем 5шт 8мм с .
Выполним теперь расчет ригеля на действие поперечной силы, действовавшей до реконструкции, [КП1]
Расчет прочности по полосе между наклонными сечениями производится из условия (1) (см. выше).
Имеем
Следовательно, прочность плиты по бетонной полосе между наклонными сечениями обеспечена.
Выполняем расчет прочности на действие поперечной силы по наклонному сечению. Из условия свариваемости диаметр поперечной арматуры должен быть . Принимаем из арматуры класса В500, . Количество поперечных стержней принимаем равным количеству продольных 5шт. Тогда площадь сечения 5-и стержней диаметром 3 мм составит . Шаг поперечных стержней в продольной зоне ; Назначаем . Проверяем условие (2), в котором условие определяется по формуле (3), а усилие - по формуле (4).
По формуле (5)
Проверяем условие (6)
Следовательно, поперечная арматура в расчете не учитывается, и условие (2) записывается в виде условия (7), по которому имеем
Таким образом, прочность ригеля по наклонному сечению до реконструкции обеспечена.
Усилие ригеля производим шпренгельной затяжкой. Согласно [6], шпренгельные затяжки следует изготавливать из стали классов А240, А400, А500, А600 диаметром от 12 до 36мм. Выполним расчет усиления в соответствии с [8].
Момент, воспринимаемый ригелем в пролете до реконструкции Момент, действующий в пролете после реконструкции Поперечная сила, воспринимаемая ригелем до реконструкции . Поперечная сила, действующая сила после реконструкции .
Затяжки будут закрепляться на поверхности нового уложенного бетона.
Площадь сечения затяжек определяем методом подбора из условия (1)[8]
, (8)
Где - расстояние от точки крепления затяжки до центра тяжести шпренгеля на горизонтальном участке. Предварительно принимаем
,
Где 365мм - высота усиленного ригеля.
Принимаем затяжки из 2 40 А400( ) и проверим условие (8):
Т.о., принимаем затяжки из 2 40 А600 при величине распора Н=715186Н
Уточняем значение :
Где - соответственно диаметр опорный детали и толщина опорной пластины на месте сгиба затяжек
Уточняем значение распора Н:
Определяем значение угла из системы выражений (2) и (3) [8]
Подставим формулу (9) в формулу (10) и решим её относительно
Согласно [8] проверим прочность усиленного ригеля как внецентренно сжатого элемента
Где
75мм-толщина бетона усиления,
hp =290мм-высота ригеля до реконструкции,
V-по формуле (9)
75мм-толщина бетона усиления ,
22мм-диаметр усиляющей опорной арматуры.
Составим сумму проекций внутренних и внешних усилий на продольную ось ригеля при N=H и найдем высоту сжатой зоны бетона х:
Из последнего выражения получили х=-1,57мм <0. В этом случае прочность проверяется по условию:
Т.о., усиленный ригель обладает достаточной несущей способностью.
Выполним расчет узла крепления определяется длиной резьбы. Резьба гайки и шпренгеля работает на срез. Материал гайки принимаем такой же, как и у шпренгеля, т.е. сталь класса А400, поэтому расчет на срез достаточно выполнить только для гайки.
Расчетное сопротивление срезу материала гайки
Величину основания резьбы принимаем (рис.5[8])
Площадь среза определяется по формуле
Несущая способность одного витка резьбы
Число витков резьбы
Общая схема усиления ригелей крайнего и среднего пролета приведена на рис.8
Рис.8 Общая схема усиления ригелей крайнего и среднего пролета
1-горизонтальные затяжки из 5 8А400, 3- хомуты 28 А240, 2-опорная арматура 6 22 А400, 4-шпренгельная затяжка 2 40 А400
Расчет усиления колонны
Рассматриваем колонну как элемент, сжатый со случайным эксцентриситетом [7]. Усиление выполняем с помощью железобетонной обоймы. Исходные данные для расчета [7]: сечение колонны 250*250мм, класс бетона В15, несущая способность N=238,25кН. Конструктивные требования [5],[6]: толщина обоймы принимается в пределах t=50…300мм, класс бетона –по классу бетона усиливаемой колонны, но не менее В25, диаметр хомутов шаг их установки , диаметр продольной сжатой арматуры усиления Расчетная продольная сила на колонну составляет N=431,25кН(п.3).Усилие, которое должно быть воспринято обоймой, равно
Расчет усиления выполняется из условия [5]
| , | (11) |
где ψ=η=1 – как при сжатии со случайным эксцентриситетом;
φ – коэффициент продольного изгиба, принимаемый в соответствии с [7] равным φ=0,9;
-площадь сечения продольной арматуры обоймы;
-площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и бетоном колонны (без учета защитного слоя);
- расчетное сопротивление хомутов обоймы (прил.1,табл.п.1.5.);
-расчетное сопротивление продольной сжатой арматуры обоймы (прил.1,табл. П. 1.5);
-коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным 1-при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы, 0,7-при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы и 0,35 – без непосредственной передачи нагрузки на обойму;
-коэффициент армирования хомутами, определяемый по формуле
-площадь сечения хомута;
h=b=250мм-размеры сечения колонны;
-шаг установки хомутов.
Расчет по выражению (11) проводится методом подбора.
Первоначально назначаем хомуты Ø6 А240 (As=23,8 мм2), продольную арматуру 4Ø16 А240 (A's=804 мм2), класс бетона обоймы В25 (Rb=14,5 МПа – Прил.1, табл.П.1.1), толщину обоймы t=50 мм, Rsw=150 МПа (Прил.1, табл.П.1.5), Rsc=190 МПа (Прил.1, табл.П.1.5).
Имеем
Проверяем условие (11)
Следовательно, несущая способность усиленной колонны обеспечена.
Рис. 9. К усилению колонны железобетонной обоймой
1 – хомуты; 2 – продольная арматура; 3 – бетон усиления;
4 – усиляемая колонна
ЛИТЕРАТУРА
1. СП63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. –М., 2012.
2. СП15. 13330.2012 Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*. –М.,2012.
3. СП20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. –М.,2011.
4. Железобетонные и каменные конструкции/В.М.Бондаренко, Р.О.Бакиров, В.Г.Назаренко, В.И.Римшин; Под ред. В.М.Бондаренко. – М.:высш.шк.,2002.-876с.
5. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования»)/ ЦНИИСК им.КучеренкоГосстроя СССР. –М.:ЦИТП Госстроя СССр,1989. -152 с.
6. Рекомендации по оценке состояния и усилению строительных конструкций промышленных зданий и сооружений/НИИСК. –М.:Стройиздат,1989.-104с.
7. Соколов Б.С., Никитин Г.П., Седов А.Н., Загидуллин М.Р. Проектирование железобетонных и каменных конструкций здания с неполным каркасом и сборномонолитными перекрытиями: Учебное пособие. –Казань:КГАСУ,2007г.-116с.
8. Усиление железобетонной балки шпренгельными затяжками: Методические указания к курсовому проектированию для студентов направления «Строительство» профиля «Промышленное и гражданское строительство» по дисциплине «Реконструкция зданий, сооружений и застройки»/Сост. Н.Г.Палагин. –Кащань: Изд-во Казанск. Гос.архитект-строит. Ун-та,2014.