Практическое занятие 13 Расчеты усиления деревянных конструкций. Усиление сжатых и изгибаемых элементов.

Однопролетная шарнирно опертая балка пролетом l = 4м имеет сечение 100х100 мм выполнена из древесины сосна 2-го сорта c R_и = 13 Мпа. После реконструкции будет воспринимать следующие нагрузки равномерные линейные нагрузки – нормативную q^н = 1,7 кН/м и расчетную q = 2,2 кН/м. Проверим, удовлетворяет ли балка условиям прочности для новой (после реконструкции) нагрузки и если не удовлетворяет, то выполнить расчет ее усиления.

Решение:

Расчетный изгибающий момент М находим по формуле:

М = ql²/8

М =2,2х4²/8 = 4,4 кНм

Момент сопротивления W определим по формуле:

W=b*h²/6=10х10²/6 =166,7 см³

Напряжение изгиба σ находим по формуле:

σ = M/W =0,0044 / 166,7х10^-6 = 26,4 Мпа < R_и = 13 Мпа

Балка не проходит по прочности, необходимо ее усилить.

Усиление балки выполним методомм наращивания сечения путем подведения по существующую балку бруса сечением 10х5 см из древесины сосна 2-го сорта c R_и = 13 Мпа, соединив ее с существующей балкой хомутами.

Проверим, выдержит ли усиленная балка расчетную нагрузку.

Момент сопротивления W определим по формуле:

W=b*h²/6=10х15²/6 =375 см³

Напряжение изгиба σ находим по формуле:

σ = M/W =0,0044 / 375х10^-6 = 11,75 Мпа < R_и = 13 Мпа

Балка удовлетворяет условию прочности.

Проверим балку по прогибу.

Момент инерции I определим по формуле:

I=b*h³/12=10*15³/12=2812 см⁴.

Модуль упругости Е = 10⁴ Мпа

Относительный прогиб находим по формуле:

f= (5/384)q^H*l³/(EI)=(5/384)0,0017х4³ / (10⁴х2821х10^-8)=1/200;

Практическое занятие 14

Расчеты усиления полносборных зданий полимеррастворами.

Усиление здания с помощью полимеррастворных армированных

шпонок.

14.1 Расчеты по усилению крупнопанельного здания

Повышение сейсмостойкости крупнопанельного здания

полимеррастворными армированными шпонками (ПАШ)

Требуется рассчитать усиление крупнопанельного здания, построенного без антисейсмических мероприятий, в районе с изменившейся сейсмической нагрузкой и с нормальными климатическими условиями.

Расчетная схема с расположением ПАШ на вертикальном стыке приводится на рис. 14.1. Усилие сдвига в стыке в соответствии с результатами расчета составляет (12 тс)

Рис. 14.1

Класс бетона внутренних стеновых панелей - В 15 (197 кгс/см²); R_b =1,18 МПа (12,09 кгс/см²). Класс бетона наружных стеновых панелей - В 7,5 (98,3 кгс/см²); R_bt = 0,76 МПа (7,73 кгс/см²). Шпонку армируем стержнями 10 класса АII.

Полимерраствор для шпонок принимаем на основе состава 6, с введением наполнителя-цемента в количестве 300 ч. по массе на 100 ч. по массе смолы.

Расчетное сопротивление принятого состава полимерраствора, с учетом атмосферного коэффициента m_f = 0,9 составит:

где - нормативное сопротивление полимеррастворов на срез для состава 6 см. табл. 5[1] с наполнителями (кварцевым песком или цементом) принимается соответственно 15 и 20 Мпа; - коэффициент безопасности полимеррастворных соединений, принимаемый 1,2-1,3; - коэффициент длительного сопротивления полимеррастворов, при длительном воздействии принимается =0,6 при кратковременном =1 ; - соответственно коэффициенты условий работы полимерраствора при действии температуры, воды, атмосферы, принимается в соответствии с прилож. 4[1]

Принимая с каждой стороны панели по 2 шпонки, задаемся ее поперечным сечением 4 х 4 см

Усиление сдвига, приходящееся на 1 шпонку:

Длину шпонок, устраиваемых в панелях из тяжелого бетона определяем по формулам:

на срез l₁ ≥

где - расчетное сопротивление среза, приходящее на шпонку, Мпа; - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение усилий среза в продольном направлении шпонки, =0,5; - расчетное сопротивление на срез ПАШ.

Длину шпонки принимаем равной 17 см.

В соответствии с п.п. 3,39 и 3,40 СНиП 2.03.01-84^* принимаем значение - 0.75, а для тяжелого бетона - 8,5 МПа, а для легкого - 4,5 МПа.

где и - соответственно расчетное сопротивление бетона смятию и коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия, принимается в соответствии с п.п. 3.39 и 3.40 СНиП 2.03.01-84*.

Для шпонок, устраиваемых в панелях из легкого бетона:

Минимальное расстояние между шпонками и между шпонкой и краем панели из тяжелого бетона определяем по формуле:

где - коэффициент условий работы бетона на срез, принимаемый в соответствии с табл. 15 СНиП 2.03.01-84^*.

То же в панелях из легкого бетона

Располагаем шпонки в третях вертикального стыка.

Практическое занятие 15

Расчеты усиления полносборных зданий полимеррастворами.

Усиление здания поверхностно-оклеечным стеклопластиком.

Повышение сейсмостойкости крупнопанельного здания с помощью поверхностно-оклеечным стеклопластиком (ПОС)

Требуется рассчитать усиление поврежденного стыка сборных элементов крупнопанельного здания.

Расчетная схема вертикального стыка приводится на рис. 15.2.

Рис. 15.2

Усилие сдвига в стыке, согласно расчету здания, составляет .

Класс бетона внутренних стеновых панелей В15, 0,75 МПа (7,65 кгс/см²) ,

По формуле определим прочность бетона на срез:

1,18 МПа (12,09 кгс/см²)

Панели в стыке соединяются с помощью арматурных выпусков 8 диаметром 10 марки АI

Требуется рассчитать стыковое соединение ПОС (количество слоев и марку стеклоткани и ширину приклеивания ).

Находим необходимое количество слоев и марку стекломатериала в стеклопластике, из условия его равнопрочности с проектной арматурой стыка.

где - прочность на растяжение 1см стеклопластика с - количество слоев стеклоткани, Н/см; - площадь сечения арматуры стыка или панели в направлении действия усилия, см²; l - длина стыка, см.

По табл.14 [1] значению n_f P_f принимаем 2 слоя стеклоткани СТ-11 с n_f P_f − 0,235 кН/см.

В случае N_f > A_sR_s, расчет ведется по действующим усилиям.

Необходимая ширина приклеивания стеклоткани будет равна

Определяем ширину приклеивания b при сдвиге

где - усилие сдвига в стыке, кн; - коэффициент, принимаемый в зависимости от величины l/b по табл. 15[1], для l ≥ 10 принимаем равным = 3,123

Определяем необходимое количество слоев и марку стеклоткани при сдвиге

По табл.14 [1] по значению принимаем 1 слой стеклосетки РС₂ = 3.

Значения и следует принимать наибольшими из значений полученных по приведенным выше формулам

Проверяем, из условия совместного воздействия растяжений и сдвига, правильность подбора ширины приклеивания

;

;

Расчет произведен правильно.

Для восприятия действующих в стыке усилий растяжения и сдвига необходимы 2 слоя стеклоткани СТ-11 при ширине наклеивания в одну сторону от стыка =16 см.