3.3.2. Расчет усиления цокольной части стены в местах установки домкратов при подъеме здания

При подъеме здания, необходимом при его подращивании, перемещении или повороте, требуется обеспечение прочности цокольной части кладки всех стен (реже стенок фундаментов) в местах установки домкратов, опорных балок тележек или катков.

Рис. 5. Расчетная схема усиления кирпичной стены при подъеме здания

При упрощенной схеме (а в случае перемещения здания на катках она будет единственно верной) расчет кладки ведется на ее местное смятие над вбетонированными стальными балками (над рандбалкой) по формуле

N_loc  ₂ R_loc  A_loc (4)

N_loc - расчетное местное (локальное) усилие, кН, над домкратом, над катком, над балкой рамы тележки и т.д.;

₂ - коэффициент полноты эпюры напряжений в кладке над рандбалкой: ₂ = 0,75...1;

R _loc - расчетное сопротивление кладки, кН/см² , местному сжатию:

R_loc  =  R_кл;

 - коэффициент повышения местной прочности материала, обычно на стадии предварительного расчета задается в пределах 1,2...1,5 или определяется по приближенной формуле ;

A_loc - условная площадь, см², местного сжатия кладки над рандбалкой A _loc = t _ст  l_loc  2  h_{p } t_ст ;

l_loc - длина, см, условно сжатого участка кладки (рис. 5);

h_p - высота вбетонированного двутавра, см;

A - условная расчетная площадь сжатой кладки стены, см ²:

A = A_loc + 2 t²_ст ;

t_ст – толщина простенка (стены).

Из условия местной прочности кладки цоколя (4) определяется требуемая высота (номер) двутавра, см,

. (5)

Mестное расчетное усилие N_loc  можно упрощенно определить путем вычитания из расчетной продольной нагрузки на стенку фундамента N_фс (см. приложение 1) расчетного веса фундамента G_ф  и умножением полученной разности на шаг домкратов или катков "d", м,

N_loc  = (N_фс  - G_ф ) d . (6)

Возможен и другой упрощенный вариант расчета усиления кладки цоколя. В этом случае задаются номером двутавра (его высотой h_р), по (5) определяют предельное местное усилие и по (6) максимально допустимый шаг катков или домкратов.

3.3.3.Расчет усиления каменного простенка

Из возможных вариантов усиления кирпичного простенка [1, 2, 3, 5, 10] можно применить усиление стальной предварительно напряженной обоймой, состоящей из вертикальных уголков, установленных по углам простенка (рис. 6) и хомутов (поперечных планок) из полосовой или круглой стали с шагом не более толщины стены, не более 40 радиусов инерции уголка и не более 55 см [5].

Рис. 6. Усиление простенка.

а) схема фасада простенка после усиления; б) схема установки полуобойм на начало усиления; в) детали полуобоймы (до начала усиления); 1 - усиливаемый простенок; 2 - стальные уголки обоймы; 3 - опорные уголки; 4 - полуобоймы; 5 - планки полуобоймы; 6 - планки соединения полуобойм; 7 - стяжные болты для стягивания полуобойм;

8 - вырез в полке уголка 2 обоймы

Выполняется обойма из двух частей (полуобойм), которые для обеспечения их преднапряжения делаются несколько больше зазора между упорными уголками 3, поэтому для установки их в проем в параллельных полках в середине длины делаются вырезы 8 для обеспечения начального изгиба полуобойм, чем обеспечивается простота их установки в проем. После стягивания полуобойм стяжными болтами 7

первые соединяются постоянными планками 6, причем вырезы уголков 2 обязательно закрываются этими планками. Болты снимаются, выпуски планок 5 с отверстиями срезаются. Для защиты от коррозии обойму оштукатуривают цементным раствором по металлической сетке. Расчет описанного варианта усиления включает подбор уголков усиления 2, определения их начальной длины (l_y) и величины выгиба (с).

Требуемая площадь сечения двух уголков, располагаемых со стороны сжатой зоны кладки простенка (см. рис.3) определяется из выражения , см²,

где N, e_o , R_кл , k_кл,  b и  t_с - приведены в п. 3.1;

_с = 0,9 - коэффициент условия работы элементов усиления;

R_у  - расчетное сопротивление металла уголков усиления (для стали С245 R_у = 24 кН/см ² );

t _уг - толщина полки уголка, предварительно принимаемая рав- ной 0,6...1 см.

По требуемой площади (А_уг) из сортамента уголков (см. приложение 2 настоящих указаний) назначается уголок усиления.

Уголки усиления со стороны растянутой зоны кладки простенка как правило принимаются того же сечения, что и рассчитываемые.

Сечение планок принимается не менее 5х100 мм с приваркой по контуру нахлеста к уголкам обоймы.

Длина уголков, необходимых для создания в них предварительного напряжения (с одновременной разгрузкой кладки простенка) величиной   _у =0,7 R_у должна быть равна ,

где h_ок  - высота окна, см; t ₃ - толщина опорного уголка, см;

E = 20600 кН/см²  - модуль продольной упругости металла уголков усиления.

Величина выгиба уголков полуобоймы (см. рис. 6 б, в) равна

,

где h _o = h_oк - 2  t₃; .

Стяжные болты принимаются диаметром 14...16 мм.

ЛИТЕРАТУРА

7. 1. Реконструкция зданий и сооружений. /Под ред. А.П. Шагина. М.: Высшая школа. 1991. -352 с.

8. 2. Лысова А.И., Шарлыгина К.А. Реконструкция зданий. Л.:Стройиздат.1979.-304 с.

3. Ройтман А.Г., Смоленская Н.Г. Ремонт и реконструкция жилых и общественных зданий. М.:Стройиздат.1978. -319 с.

4. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М.: Стройиздат. 1991. -286 с.

5. Реконструкция промышленных предприятий. Справочник строителя в 2-х томах. /Под ред. В.Д. Топчия, Р.А. Гребенина. М.: Стройиздат. 1990. -591 с.

6 СНиП П-23-81*.

7 СНиП 2.01.07-85*

8. Жилые и общественные здания. Краткий справочник инженера конструктора. М., Стройиздат. 1991. -656 с.

9. СНиП 2.03.01-84*.

6. 10. Калинин А.А. Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений. М.: АСВ. 2002. -159 с.

7. 11. Федоров В.В. Реконструкция и реставрация зданий. М. ИНФРФ-М. 2003. -207с

8. 12. Гучкин И.С. Диагностика повреждений и восстановление эксплуатационных качеств конструкций. М.: АСВ. 2001. -172 с.

9. 13. Вольфсон В.Л. и др. Реконструкция и капитальный ремонт жилых и общественных зданий. Справочник. М.: Стройиздат.1995. -252 с.

14. Иванов Ю.В. Реконструкция зданий и сооружений. Восстановление, усиление, ремонт. (учебное пособие). Воронеж. 2003. 238 с.

15. Тонких Г.И. и др. Оценка технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений. Томск. Печатная мануфактура. 2005. -205 с.

16.Мальганов А.И. и др. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий. Томск. Изд-во Том. ун-та. 1992. -456 с.

17.Кутуков В.Н. Реконструкция зданий. М. Высшая школа. 1981. -263 с.

18.Нечаев Н.В. Капитальный ремонт жилых зданий. М. Стройиздат.1990. -207 с.

19.Бойко М.Д. Диагностика повреждений и методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. Л.; Стройиздат. 1975. –334 с.

20.Физдель И.А. Дефекты в конструкциях и сооружениях и методы их устранения. М.; Стройиздат. 1987. –336 с.

21.Бурак Л.Я. Техническая экспертиза жилых домов старой застройки. Л.; Стройиздат. 1986.

22.Гендель Э.М. Передвижка зданий и сооружений. Серия "Строительство и архитектура". №5, 1978, -50с.

23. Реконструкция жилых каменных зданий. Методические указания. Составитель Степаненко А.Н. (Кафедра СК. Диск “Z” сервера кафедры. Папка “Студент\ ГСХ\ Реконструкция”.

24 Пособие по проектированию усиления стальных конструкций. М., Стройиздат. 1909. -156 с.

25. Рекомендации по усилению железобетонных конструкций и сооружений реконструируемых предприятий. Харьков. 1985. -

26. Щвец В.Б. и др. Усиление и реконструкция фундаментов. М., Стройиздат. 1985. -

27. Ребров И.С. Усиление стержневых металлических конструкций. М., Стройиздат. 1985. -288с.

28. ГОСТ 21.501-93. СПДС. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей. ГУП ЦПП, 1998. -57 с.

29. Мольганов А.И., Плевков В.С. Восстановление и усиление ограждающих строительных конструкций зданий и сооружений. (Учебное пособие). Томск. Печатная мануфактура. 2002. -391с.

30. Шепелев Н.П., Шумилов М.С. Реконструкция городской застройки. М.: Высшая школа. 2000. -271 с.

Приложение 1

Нагрузки,  действующие на 1 погонный метр наружной стены

При перерасчете и расчете деталей усиления кладки простенка (участка стены между смежными окнами) первого этажа необходимо знать величину расчетного усилия в простенке, которое определяется в уровне его низа (или в уровне низа окна первого этажа). Этот уровень в дальнейшем назовем уровнем 1.

При перерасчете цокольной части кладки стены или расчете ее усиления необходимо знать расчетное усилие на 1 м длины стены в уровне низа цоколя (или в уровне верха фундамента).Этот уровень примем за уровень 2.

Последним, третьим уровнем будем считать уровень подошвы фундамента. Для этого уровня необходимо определить нормативное и расчетное усилия на 1 метр длины стены как до реконструкции, так и после нее.

Усилие в уровне 3 складывается из постоянных нагрузок от собственного веса кладки стены, веса конструкций заполнения оконных проемов, веса конструкций крыши, чердачного и междуэтажных перекрытий, веса перегородок на междуэтажных перекрытиях и веса фундамента с грунтом на его обрезах, от полезных нагрузок на чердачное и междуэтажные перекрытия и от атмосферных воздействий в виде веса снега на кровле и опрокидывающего действия давления ветра на продольные фасады.

В уровне 2 усилие на 1 м стены вызывают те же нагрузки, что и в уровне 3 кроме собственного веса фундамента с грунтом на его обрезах (уступах).

В уровне 1 исключаются: нагрузка от веса фундамента с грунтом на его уступах, собственный вес кладки стены от низа окон первого этажа до верха фундамента, собственный вес междуэтажного перекрытия под первым этажем с весом перегородок на нем и полезной нагрузкой на этот этаж.

Собственный вес кладки стены в уровне 1 (G_кл1)

Нормативный вес:

G_кл1н  = g_{кл } (H_с + h₂ - h _о)  ( t_ст )  k, кН/м,

где g_кл =18 кН/м³  - объемный вес кладки и штукатурки на ней;

(H _о+h₂ - h_о ) - высота стены, м, над уровнем 1 до реконструкции или после реконструкции здания (рис. 7);

h _о - высота кладки между уровнями 1 и 2;

H _с= h_этn+0,6 - высота стены с цоколем (0,6 м) но без карниза;

h_эт - высота этажа;

n - количество этажей (до или после реконструкции);

h₂ - высота карниза стены, м;

t_ст - суммарная толщина, м, кладки стены и штукатурных ее слоев;

Рис. 7. Схема поперечного разреза здания

k - коэффициент заполнения стены кладкой: k=1-А_ок/А_фр, здесь        A _фр - площадь фасада (или повторяющегося фрагмента фасада) с рассчитываемым простенком, м²;

A _ок - площадь оконных проемов, м ², включенных в площадь А _фр.

Расчетный вес кладки G _кл1 = G_кл1n _f1,

где _f1 =1,1- коэффициент надежности по нагрузке от веса стены.

Собственный вес кладки стены в уровнях 2 и 3 (G_кл2  = G_кл3)

Вес кладки стены на уровне 2 (он же на уровне 3) складывается из веса кладки на уровне 1 и веса кладки (без проемов) на высоте h_о (от низа окон до верха фундаментов).

Нормативный вес G_кл2н  = G_кл1н  + g_клh_о (t_ст), кН /м.

Расчетный вес G _кл2  _f1 = 1,1G_кл2н .

Собственный вес конструкций заполнения оконных

проемов стены  (G_ок)

Нормативный вес G _окн = g_ок (H_с + h₂ - h_о)(1-k), кН/м,

где g_ок - вес конструкций заполнения оконных проемов (ориентировочно g_ок =0,3 кН/м² ).

Расчетный вес G _ок = G_{окн } _f2,

где  _f2 =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке от веса оконных конструкций.

Примечание. Вес оконных конструкций остается неизменным для всех уровней. В случае реконструкции здания путем его наращивания или увеличением высоты 1-го этажа вес конструкций оконных проемов может быть различным.

Собственный вес перегородок на уровне  1 (G_п1)

Нормативный вес G _п1н = g _п (L/2) n₁ , кН/м,

где g _п=3 кН/м ² -ориентировочный вес перегородок, приходящихся на 1 м² пола;

L - расстояние между осями продольных (смежных) стен, м;

n₁ - число междуэтажных перекрытий над уровнем 1 здания (до или после реконструкции). В число n₁ не входит перекрытие под 1-м этажом.

Расчетный вес G_п1 =G_п1н  _f3,

где _f3 =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке от веса оштукатуренных кирпичных перегородок.

Собственный вес перегородок на уровнях  2  и  3 (G_п2 )

Нормативный вес G _п2н = g _п (L/2)n₂ , кН/м,

где n₂ = n - число междуэтажных перекрытий над уровнем 2 (до или после реконструкции) здания.

Собственный вес крыши (G _кр)

Нормативный вес G_крн  = g _кр ( L/2 + с), кН/м,

где  g_кр = 0,5 кН/м² - собственный вес элементов крыши с рулонной кровлей по деревянному настилу и стропилам (для асбоцементной кровли  g _кр = 0,35 кН/м²);

c = t _ст+ 0,5 м - ориентировочный размер свеса кровли, м, за разбивочную ось наружной стены (рис.7).

Расчетный вес G _кр = G_крн  _f4,

где  _f4 = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке от веса конструкций кровли.

Нагрузка от веса кровли остается неизменной для всех трех уровнeй и изменится только при ее замене (при реконструкции) на другой тип.

 Собственный вес конструкций чердачного

  перекрытия   (G _ч)

Нормативный вес G _чн= g_ч (L/2), кН/м,

где g _ч = 3,5 кН/м ² - собственный вес 1 м квадратного чердачного деревянного перекрытия по стальным балкам с засыпным утеплителем (для кирпичного перекрытия g_ч = 5,3 кН/м ²).

Расчетный вес G _ч = G_чн  _f5 ,

где  _f5 = 1,2 - коэффициент надежности по нагрузке от веса конструкций засыпного перекрытия.

Эта нагрузка для всех уровней остается одной и той же и может измениться только от замены конструкции на другой тип (при реконструкции).

 Собственный вес междуэтажных перекрытий

 на уровне  1 (G_мп1)

Нормативный вес G _мп1н = g _мп (L/2) n₁ , кН/м,

где g_мп =2,5 кН/м² - собственный вес 1 кв. м междуэтажного деревянного перекрытия по стальным балкам с засыпным утеплителем (для кирпичного перекрытия g_мп = 4,3 кН/м²).

Расчетный вес G _мп1 =G_мп1н _f6,

где  _f6 =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке от веса перекрытия с засыпным утеплителем.

Собственный вес междуэтажных перекрытий на уровнях  2  и  3 (G _мп2 = G_мп3)

Нормативный вес G_мп2н = g _мп  (L/2)  n, кН/м,

Расчетный вес G_мп2  = G_мп2н  _f6.

Полезная нагрузка на чердак

Эта нагрузка для всех принятых уровней остается одной и той же как до так и после реконструкции (в случае если заданием на проект реконструкции не предусмотрено ее увеличение).

Нормативная величина P _чн = p_ч (L/2), кН/м,

где p_ч = 0,7 кН/м ² - нормативная величина полезной нагрузки на чердак, принимаемая по [7,8].

Расчетная величина P_ч  = P_чн _f7,

где _f7 =1,3 - коэффициент надежности по полезной нагрузке на чердак.

Полезная нагрузка на междуэтажные перекрытия

над уровнем  1 (P_мп1 )

Нормативная величина Р_мп1н = р_мп  (L/2) n₁  ф ф_у, кН/м,

где р_мп  =1,5 кн/м² - нормативная полезная нагрузка на междуэтажные перекрытия жилого здания, принимаемая по [7,8];

__

ф = 0,4 + 0,6/n₁ - коэффициент сочетания (снижения) полезных нагрузок для многоэтажных зданий [7];

ф_у - коэффициент увеличения полезной нагрузки при реконструкции здания, задаваемый заданием на проектирование (равным 1,1; 1,25; 1,40; 1,50 или др.).

До реконструкции здания, а также если заданием на проект не предусмотрено увеличение полезной нагрузки на междуэтажные перекрытия ф_у = 1.

Расчетная величина P _мп1 = P_мп1н _f8,

где  _f8 =1,3 - коэффициент надежности по полезной нагрузке на междуэтажные перекрытия.

Полезная нагрузка на междуэтажные перекрытия 

над уровнями 2  и 3 (Р_мп2 = Р_мп3 )

Нормативная величина Р_мп2н = р_мп (L/2)  n  ф₁ф_у, кН/м,

__

где  ф₁ = 0,4 + 0,6/ n.

Расчетная величина P_мп2 = P_мп2н _f8.

Вес снега на кровле  (P_c)

Нормативный вес P _cн = p_o (L/2 + c)  , кН/м,

где p_o -нормативное значение веса снегового покрова, кН/м ² (кПа), принимаемое по [7, 8] или по приложению 4 настоящих указаний.

 =1 - (при наклоне кровли менее 25^о ) - коэффициент рельефа кровли [7, 8].

Расчетный вес P_c = P_cн_f9, где _f9 =1,4 - коэффициент надежности по снеговой нагрузке.

Усилие от давления ветра на стены фасадов здания

для уровня 1 (P_в1 )

Нормативная величина

P_в1н = 1,4q_о (H_к - h_о)²  ( 2 k_h + k_o ) / [12 (L+t_ст)], кН/м,

где q_о - нормативное значение давления  ветра,  кН/м ² (кПа), принимаемое по [7, 8] или по приложению 4 настоящих указаний.

Н _к - отметка конька здания, м, до или после реконструкции здания (рис.7);

k _h - коэффициент, учитывающий рельеф местности и высоту здания, принимаемый по [7, 8] или по приложению 12 настоящих указаний, для отметки конька крыши здания;

k _o - то же на уровне земли.

Расчетная величина P_в1 = P_в1н _а10,

где  _f10 =1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

Усилие от давления ветра на стены фасадов здания

для уровней  2  и  3 (Р_в2 = P_в3 )

Нормативное усилие

P_в2н = 1,4 q_о  Н² _к (2  k_h + k_o) / [12  (L+t_ст)], кН/м,

Расчетное усилие P _в2 = P_в2н _f10.

 Усилие от собственного веса сплошного ленточного фундамента и грунта на его уступах в уровне  3 (G_ф)

Нормативная величина G _фн =_ф  h_ф  t_стф, кН/м,

где  _ф =20 кН/м ³- объемный вес тела фундамента и грунта на его обрезах;

h _ф - глубина заложения фундамента в грунт, м, принимаемая по заданию или назначается в пределах 1,7...3,2 м;

t _стф - толщина стенки фундамента, м, назначаемая в пределах (0,8...1,4) t_ст.

Расчетная величина G _ф = G_фн _f11,

где _f11 =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке от веса фундамента и грунта на его уступах.

Приложение 2