Практическое занятие 8 Расчеты усиления железобетонных конструкций. Усиление изгибаемых элементов.

8.1 Расчёт усиления монолитной плиты методом наращивания

Требуется усилить методом наращивания железобетонную плиту монолитного перекрытия так, чтобы можно было загрузить перекрытие временной нагрузкой, равной 20 кН/м² (рис. 8.1).

Рис. 8.1 Схема армирования промежуточного пролёта неразрезной плиты балочного перекрытия

Исходные данные. По результатам испытаний средняя кубиковая прочность бетона 200 кгс/см²  0,0981 = 19,6 МПа; условный класс бетона В_у = 0,8 0,8  19,6 = 15,7 МПа. По [2, табл.СниП] находим призменную прочность бетона 8,92 МПа. С учётом длительного действия нагрузки 0,9  8,92 МПа = 8 МПа. Модуль упругости Е = 23000 МПа.

Вычисляем расчётное сопротивление арматуры класса В_р-1:

.

Высота рабочей зоны бетона пли­ты – 1,3 см = 8 – 1,3 = 6,7 см.

Р

Рис. 8.2 Расчётная схема промежуточного пролёта плиты

асчётная схема плиты представ­ляет неразрезную балочную конст­рукцию. Эпюру моментов про­межуточного пролёта см. на рис. 8.2.

Несущая способность плиты в про­­­лёте и на промежуточных опорах:

Здесь для плиты принято плечо внутренней пары сил z₀ = 0,9 h₀= 0,9   6,7 = 6 см. Найдём расчётную разрушающую нагрузку:

.

Если постоянная нагрузка (пол и плита) в полосе плиты шириной 1 м равна , предельная величина времен­ной нагрузки может быть принята равной . По заданию требуется в два раза больше: 20 кН/м². (При расчёте плиты величина погонной нагрузки совпадает с нагрузкой, распределённой по площади).

Рассмотрим вариант 1 усиления плиты с устройством новой плиты сверху на старой плите. При этом есть уверенность в том, что новая и старая плиты будут иметь надёжное сцепление бетона по сопрягаемой поверхности. Наращиваем плиту сверху слоем бетона такой же прочности, как и бетон старой плиты, на 7 см. Тогда полная высота плиты составит h = 8 + 7 = 15 cм. Новая постоянная нагрузка от веса пола и плиты

.

Полная расчётная нагрузка

Максимальный изгибающий момент .

Требуемое сечение арматуры при

Принимаем 5  5 В_р-I, A_s = 0,98 см².

Назначаем армирование новой плиты в верхней зоне над опорами (рис. 8.3).

Рис. 8.2 Армирование плиты по варианту 1

Рассмотрим вариант 2 плиты с промасленной поверхностью. При этом нет уверенности в том, что новая и старая плиты будут иметь надёжное сцепление бетона по сопрягаемой поверхности. Тогда несущие способности плит суммируются.

Считаем, что бетон новой плиты будет иметь ту же прочность, что и бетон старой плиты и модули упругости их равны. Принимаем толщину новой плиты, равную 7 см, тогда

На новую плиту будет распределяться часть нагрузки, в которую не входит нагрузка от старой плиты

,

где .

Нагрузка, которая будет передаваться на новую плиту:

,

а на старую плиту будет передаваться нагрузка

.

Так как нагрузка на старую плиту больше её несущей способности: , прочность старой плиты недостаточна.

Увеличиваем толщину новой плиты до 8 см и принимаем класс бетона новой плиты, равный В25 (Е = 30000 МПа).

Вся нагрузка, исключая нагрузку от старой плиты, составит

Нагрузка, приходящаяся на новую плиту:

Нагрузка, действующая на старую плиту,

.

Так как нагрузка на старую плиту равна несущей способности плиты, условие прочности выполняется. Находим арматуру новой плиты

;

Принимаем 6 Ø 5 В_р-I, A_s = 1,18 cм² (рис. 8.4).

Рис. 8.4 Армирование плиты по варианту 2