Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

Добавил:

kane4na kane4na@yandex.ru Полоцкий Государственный Университет (ПГУ), город Новополоцк. Что бы не забивать память на компьютере, все файлы буду скидывать сюда. Надеюсь эти файлы помогут вам для сдачи тестов и экзаменов. Учение – свет. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Полоцкий Государственный Университет

Предмет:

Проектирование реконструкции зданий и сооружений

Файл:

Nenl − Rtqb

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

21.12.2023

Размер:

6.86 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 / 3433 34 > Следующая >>>

проверить прочность колонны, усиленной предварительно напряженной двухсторонней распоркой, если продольная сила, действующая на колонну на момент усиления, составляет NSd,1 = 1000 кН, после усиления будет со- ставлять NSd,2 = 3000 кН. Предварительное напряжение распорки будет осу- ществляться с перегибом ее в середине высоты. Распорка состоит из равно-

полочных уголков 100 × 100 × 10 мм по ГОСТ 8509-93 ( Ap,ad = 7696 мм2 ,

Ry,ad = 225 МПа , Ryn,ad = 235 МПа , c1,ad = 30 мм).

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 12. Расчет прочности усиленных каменных конструкций

Цель занятия: научиться выполнять расчет прочности каменных и армокаменных элементов эксплуатируемых конструкций, усиленных уве- личением их поперечного сечения, наращиванием каменной кладкой, же- лезобетоном, а также устройством железобетонной, растворной и стальной обоймами.

Исходные алгоритмы, рабочие формулы для расчета. В основе решения задач по определению прочности каменных элементов, усилен- ных увеличением их поперечного сечения с обеспечением совместной ра- боты, лежит применение методик расчета действующих норм [12] с учетом наличия в сечении усиленного элемента дополнительной каменной кладки, бетона и арматуры.

При этом учитываются неисправляемые дефекты и повреждения: коррозия или обрывы арматуры армокаменных конструкций, повреждения каменной кладки в виде силовых трещин (коэффициент Kmp ), отколов (рас-

чет по фактическим площади поперечного сечения и эксцентриситету) и т.д. При усилении каменных элементов наращиванием каменной кладкой при высокой степени нагружения (превышающей 0,7NRd , NRd – расчет-

ное продольное усилие для исходного эксплуатируемого элемента) допол- нительная каменная кладка в предельном состоянии не достигает расчет- ного сопротивления. Поэтому к расчетному сопротивлению дополнитель- ной каменной кладки вводится понижающий коэффициент γk , ad = 0,8 .

Если при усилении каменных конструкций выполняется инъециро- вание имеющихся трещин, то в расчете учитывается повышение расчетно- го сопротивления каменной кладки с помощью коэффициента mk .

321

Пример 20. Внутренняя кирпичная стена из керамического кирпича М50 на цементно-песчаном растворе М25 (расчетное сопротивление ка-

менной кладки R = 0,9 МПа )	многоэтажного дома с высотой этажа
H = 3, 2 м толщиной h = 250 мм	имеет трещины с раскрытием до 2 мм,

пересекающие до восьми рядов кладки при числе трещин не более 4-х на 1 м ширины стены. Стена усилена двухсторонним наращиванием из бетона

класса С	12		′	= 60 мм, армированно-
класса С	15 ( fcd ,ad = 8 МПа ) толщиной	had = had		= 60 мм, армированно-
го вертикальными сетками из арматуры		S 240	Ø8	мм ( A	= 50,3 мм2 ,
				s,ad
f yd ,ad = 130МПа (табл. 14.1)) с шагом			вертикальных		стержней

sad = 100 мм . Расчетная нагрузка с учетом собственного веса составляет

N Sd = 750кН/ м. Нагрузка передается на наращивание при отсутствии опоры снизу. Требуется проверить прочность усиленной кирпичной стены.

Расчет выполняем для участка стены шириной b = 1000 мм . Расчет- ная высота стены равна lo = H = 3200 мм . Упругая характеристика кир-

пичной кладки α = 1000 (как для неусиленной кладки).

lh =	lo		=	3200	= 8,64 ,	ϕ = 0,92 .
	h + h	+ h¢		250 + 60 + 60
	ad	ad

Прочность участка шириной 1 м усиленной стены вычисляем по формуле (14.2) без учета работы поперечной арматуры. Коэффициент ус- ловий работы γc,ad = 0,7 – при передаче нагрузки на наращивание и от-

сутствии опоры снизу. n = 10 - количество вертикальных стержней сетки на 1 м ширины стены.

Ac = b(had + had¢ ) =1000 × (60 + 60) =120 ×103 мм2 .

NRd = yj mg Kmp RA + (gc,ad fcd ,ad Ac,ad + f yd ,ad As 2, ad ) =

=1× 0,92 × 1× 0,5 × 0,9 × (250 ×1000) + (0,7 × 8 ×120 ×103 + 130 × 50,3 ×10 × 2) =

=842 ×103 Н = 842 кН/м > NSd = 750 кН/м – прочность обеспечена.

Задачи для самостоятельного решения

№ 35. Центрально-нагруженный кирпичный столб с размерами по- перечного сечения 510 ´ 510 мм, высотой 4 м из глиняного кирпича в про- цессе эксплуатации получил повреждения в виде силовых волосных верти- кальных трещин, пересекающих менее 4-х рядов кладки. Расчетное сопро-

322

тивление каменной кладки R = 1,6 МПа . При реконструкции здания столб усилен железобетонной обоймой из бетона класса С1215 ( fcd ,ad = 8 МПа )

толщиной h′ = 80 мм, армированной продольной арматурой класса S 280

4Ø20 мм и поперечной арматурой класса S 240 Ø6 мм с шагом sad = 150 мм . Нагрузка непосредственно на обойму не передается. Требу-

ется проверить прочность столба при действии кратковременной нагрузки

NSd = 600 кН.

№36. Простенок жилого дома из глиняного кирпича марки М75 на растворе марки М25 сечением 510 × 1030 мм, высотой 1,8 м не имеет повре- ждений и усилен стальной обоймой из 4-х уголков 50 × 50 × 4 мм и попереч- ных планок из полосы сечением 60 × 4 мм с шагом по высоте 300 мм. Требу-

ется проверить прочность простенка при кратковременном действии верти- кального усилия 600 кН, приложенного с эксцентриситетом 50 мм.

№37. Внутренняя кирпичная стена ( R = 0,6 МПа ) многоэтажного дома с высотой этажа H = 2,5 м , толщиной h = 250 мм имеет волосные

трещины, пересекающие не более 2-х рядов кладки на 1 м ширины стены. Стена усилена двухсторонним наращиванием из каменной кладки из кера- мического кирпича М50 на цементно-песчаном растворе М25 толщиной

h = h′ = 120 мм под нагрузкой, превышающей 70 % расчетной. Нагрузка

ad ad

передается на наращивание с опиранием снизу. Расчетная нагрузка с уче- том собственного веса составляет NSd = 300 кН/м. Требуется проверить прочность усиленной кирпичной стены.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 13. Расчет прочности усиленных металлических конструкций

Цель занятия: научиться выполнять расчет прочности стальных элементов эксплуатируемых конструкций, усиленных увеличением их по- перечного сечения присоединением дополнительных элементов.

Исходные алгоритмы, рабочие формулы для расчета. В основе решения задач по определению прочности стальных элементов, усиленных увеличением их поперечного сечения с обеспечением совместной работы, лежит применение методик расчета действующих норм (СНиП II-23-81*) с учетом наличия в сечении усиленной конструкции дополнительных стальных элементов.

323

При этом учитываются неисправляемые дефекты и повреждения: коррозия и местное разрушение металла, общее искривление стальных конструкций и т.д.

Расчет прочности усиленных металлических элементов увеличением поперечного сечения под нагрузкой производится, в основном, по упругой стадии их работы. При действии статических нагрузок на усиливаемые элементы и при отсутствии опасности потери устойчивости допускается производить расчет их прочности по пластической стадии работы.

Для усиленных под нагрузкой изгибаемых элементов, работающих как свободно опертые или консольные балки с расчетным пролетом (выле- том) leff , прогиб определяется по формуле

amax = amax, M + amax, M	,	(9)
	ad

где amax, M – прогиб исходного элемента от действия нормативной на-

грузки при усилении; amax, M ad – прогиб усиленного элемента от действия


нормативной дополнительной нагрузки после усиления. Оба слагаемых
	вычисляются по формуле (7) при соответст-
400	вующих для каждой стадии жесткостях се-
300	чений усиливаемого элемента.
25	Пример 21. Стальная сварная балка

	составного сечения из стали с расчетным
25	сопротивлением Ry = 255 МПа		( γc = 0,95 )

	пролетом	leff = 12 м усилена при дейст-

				вии изгибающего момента M = 2500 кНм
		10	1250	увеличением поперечного сечения в со-
		10		ответствии с рис. 28.			Дополнительные


				элементы выполнены из стали с расчет-
	+ad)			ным	сопротивлением		Ry,ad = 215 МПа.
y	+ad)			Требуется проверить прочность усиленной
o
	(o
	y			балки при действии изгибающего момента
				балки при действии изгибающего момента
		25		M = 4000 кНм.
		25			Определяем геометрические характе-
					Определяем геометрические характе-
				ристики		поперечного	сечения	исходной
	25	500		балки и балки после усиления.
		500
				A =1200 ×10 + 2 × 400 × 25 = 32 ×103 мм2 ,
	Рис. 28				o
	Рис. 28

324

S(o + ad )

=1200 ×10 × 625 + 400 × 25 ×1237,5 + 400 × 25 ×12,5 = 20 ×106 мм3 ,

c,o

20 ×106

= 625 мм,

32 ×103

10 ×12003

400 × 253

+ 2 ×

+ 400 × 25 × 612,5

= 8,94 ×10

мм

A(o + ad ) = 32 ×103 + 300 × 25 + 500 × 25 = 52 ×103 мм2 ,

=1200 ×10 × 650 + 400 × 25 × 37,5 + 400 × 25 ×1262,5 + 300 × 25 ×1287,5 +

+500 × 25 ×12,5 = 30,6 ×106 мм3 ,

S(o+ad )

30,6 ×106

= 589 мм,

c,(o+ad )

A(o+ad )

52 ×103

I(o + ad )

10 ×12003

+ 10 ×1200 × (625 + 25 - 589)2 + 2 ×

400 × 253

+400 × 25 × (589 - 25 -12,5)2 + 400 × 25 × (1250 + 25 - 589 -12,5)2 +

300 × 253

+300 × 25 × (1250 + 25 - 589 + 12,5)2 +

500 × 253

+ 500 × 25 × (589 -12,5)2 =

=16,88 ×109 мм4 .

Проверяем напряжения для крайнего растянутого и крайнего сжато- го волокон основного и дополнительного элементов.

M ad = 4000 - 2500 =1500 кНм ,

M y

M ad

( yc,(o + ad ) - had )

2500 ×10

× 625

1500 ×10

× (589

- 25)

c,o

I(o + ad )

8,94 ×109

16,88 ×109

= 225 МПа < gc Ry = 0,95 × 255 = 242 МПа ,

M (h - y

)

M ad (h + had

- yc,(o + ad ) )

2500 ×106 × (1250 - 625)

c,o

I(o + ad )

8,94 ×109

1500 ×106 ×(1250 + 25 - 589)

= 236

МПа

< gc Ry = 242 МПа ,

16,88 ×109

325

M ad yc,(o+ad )

1500 ×106 ×589

= 55

МПа < gсRy,ad = 0,95 × 215 = 204 МПа ,

I(o+ad )

16,88 ×109

ad (

h + h

+ h¢

- y

× (1250 + 25 + 25 - 589)

c,(o + ad ) ) = 1500 ×10

I(o + ad )

16,88 ×109

= 63 МПа < γc Ry,ad

= 204 МПа –

прочность обеспечена.

Задачи для самостоятельного решения

№ 38. Стальная сварная балка составного сечения из стали с рас-

четным сопротивлением Ry

= 225 МПа

( γc

= 0,95 ) пролетом

leff

= 12 м

усилена

при

действии

изгибающего

момента

M = 1000 кНм

( M n = 750 кНм ) увеличением поперечного сечения в соответствии с рис. 28.

Дополнительные элементы выполнены из стали с расчетным сопротивле-

нием Ry,ad = 210 МПа. Требуется проверить прочность и жесткость уси-

ленной

балки

при

действии

изгибающего

момента

M = 4500 кНм

( M n = 3375 кНм), модуль упругости стали Е = 2,1×105 МПа .

№ 39. Центрально-нагруженная стойка из дву-

тавра № 50 ( A =100 см2 ) с расчетным сопротивлени-

ем

Ry = 210 МПа

( γc = 0,95 )

высотой

leff

= 1,5 м

усилена

при

действии

продольного

усилия

N = 1500 кН увеличением поперечного сечения в со-

ответствии с рис. 29. Дополнительные элементы вы-

полнены

из

стали

расчетным

сопротивлением

Ry,ad = 235 МПа. Требуется из условия прочности с

учетом пластических деформаций определить шири-

Рис. 29

ну

дополнительных элементов при действии про-

дольного усилия N = 3200 кН .

№ 40.

Центрально-сжатый раскос фермы из спаренных уголков

70 ´ 70 ´ 10 мм ( A = 26,2 см2 , i

= 2,1 см ) из стали с расчетным сопро-

min

тивлением Ry

= 235 МПа ( γc

= 0,95 )

длиной leff = 1,8 м усилен при дей-

ствии продольного усилия

N = 150 кН

увеличением поперечного сече-

326

ния в соответствии с рис. 30. Дополнительные

элементы	выполнены из	круглой стали
Ø30 мм	с расчетным	сопротивлением
Ry,ad = 210 МПа.

Требуется проверить прочность и ус- тойчивость усиленного раскоса при действии продольного усилия N = 500 кН .

Рис. 30

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14. Расчет основания усиленных фундаментов реконструируемых зданий и сооружений

Цель занятия: научиться выполнять расчет основания фундамен- тов, усиленных уширением подошвы, для реконструируемых зданий и сооружений.

Исходные алгоритмы, рабочие формулы для расчета. Расчет ос-

нования фундаментов, усиленных уширением подошвы, производится по второй группе предельных состояний с учетом ограничения давления в по- дошве усиленного фундамента.

При определении расчетного сопротивления грунта под подошвой усиливаемого фундамента учитывается изменение прочностных свойств грунта, обжатого длительно действующей нагрузкой (применением повы-

шающего коэффициента KR ) и увеличение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента за счет бокового пригруза от уширяемых элементов (применением коэффициента Kq ).

Для ленточных фундаментов ширина наращиваемой части определя- ется из выражения

где Nr и Nenl – расчетные нагрузки на 1 м длины ленточного фундамен-

та соответственно до усиления в период реконструкции и после усиления, b – ширина фундамента до усиления, bad – ширина дополнительных час-

тей фундамента.

327

Ширина дополнительных частей ленточного фундамента, устраи- ваемых с предварительным обжатием грунтов, определяется из условия

b =	Nenl − Rred b	.	(11)

ad	Rred

Приведенное расчетное сопротивление грунта под подошвой уси- ленного фундамента равно

R =	Rtqb + Rbad	.	(12)

red	b + bad

Давление обжатия, при котором происходит выравнивание давлений под подошвами усиливаемой и дополнительной частей ленточного фунда- мента, определяется по формуле

p =	Nr	.	(13)

ad	b

Пример 22. Для исходных данных примера 9 выполнить расчет ос- нования ленточного фундамента внутренней стены, усиленного уширени- ем подошвы с обеспечением совместной работы с помощью стальных опорных балок.

Задаемся шириной двустороннего наращивания подошвы ленточного фундамента bad > b / 2 = 0,8 / 2 = 0, 4 м .

Тогда при коэффициенте пористости e = 0,7 по табл. 17.1 для песков повышающий коэффициент, учитывающий увеличение расчетного сопро- тивления грунта под подошвой фундамента за счет бокового пригруза от уширяемых элементов, Kq =1,1. Из примера 9 расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента внутренней стены с учетом обжатия длительно действующей нагрузкой Rt = 449 кПа . По формуле (17.2) рас-

четное сопротивление грунта основания под подошвой усиливаемого фун- дамента при ширине двустороннего наращивания bad > 0,4 м равно

Rtq = Kq Rt =1,1× 449 = 494 кПа .

Вычисляем требуемую ширину наращивания ленточного фундамен- та по формуле (10). Воспользуемся расчетными нагрузками из примера 9:

N = 240 кН/м, N	enl	= 600 кН/м.
r	enl
b		=	Nenl		− Rtqb	=	600 - 494 × 0,8	=1,05	м .
b		=				=		=1,05	м .
ad			Rtq	- Nr b			494 - 240 / 0,8
			Rtq	- Nr b			494 - 240 / 0,8

328

Принимаем ширину наращивания с каждой стороны равной bad/2 = 1,05/2 = 0,53 м » 0,55 м. Полная ширина усиленного ленточного фундамента равна benl = b + bad = 0,8 + 1,1 = 1,9 м.

Полная нагрузка с учетом собственного веса наращивания при сред-

невзвешенном объемном весе бетона и стали g = 25 кН/м3 составляет

′	= Nenl + gbad d1 = 600 + 25 ×1,1×1,5 = 642 кН/м .
Nenl

Определяем по [10, формула (В.1)] расчетное сопротивление грунта в естественном состоянии под подошвой элементов наращивания для ис-

ходных данных

примера

( gII =19, 4 кН/м3 ,

сII =1 кПа ,

jII

= 30°,

Е = 18 МПа ,

g1II =18,9 кН/м3 , gc1 =1,3 ,

gc2 =1,3 ,

k = 1,

kz =1,

M y

=1,15 ,

M q = 5,59 , M c = 7,95 ).

R =

gc1 × gc2

b g

+ M

d g1 + M

z enl

q 1 II

1,3 ×1,3

[1,15 ×1×1,9 ×19,4 + 5,59 ×1,5 ×18,9 + 7,95 ×1] = 352 кПа .

Проверяем условия (13.3) и (13.5):

′

− Nr

642 − 240

Nenl

= 212 кПа £ R = 352 кПа ,

m,ad

benl

1,9

+ p

240

+ 212 = 512 кПа > R = 494 кПа ,

m,ad

0,8

превышение составляет менее 5 %

(512 - 494) ×100% = 3,5% < 5% . 512

Условия ограничения давления под подошвой усиленного фунда- мента выполняются.

Так как стены здания находятся в удовлетворительном состоянии и не имеют осадочных повреждений, осадку основания фундамента опреде- ляем от дополнительной нагрузки

′	− Nr	= 642 − 240 = 402 кН/м.
Nad = Nenl

Среднее дополнительное давление в подошве фундаментов

p	= Nad	- g1	× d = 402	1,9	-18,9 ×1,5 =183 кПа.
0,ad	benl	II	1
	benl

Осадку основания вычисляем методом послойного суммирования: строим эпюру природного давления от веса грунта σzq , эпюру дополни-

329

тельного давления от нагрузки σzp , определяем глубину сжимаемой толщи на пересечении эпюр σzp и 0,2σzq . Результаты расчета и построений при-

ведены на рис. 31.

N'enl

насыпной грунт

γII = 18кН/м3

песок мелкий

γII = 19, 4кН/м3 ,

E = 28МПа ,

γII = 9, 4кН/м3

глина твердая

γII = 20кН/м3

E = 30МПа

0,5
1,0				1,5
	WL
				183
0,4		170	157
	σzq	137
2,0	σzq		117
			117

		93	68
	77	57	68	σzp
	77			σzp

0,2σzq

4,0

ГСТ

Рис. 31

330

<<< < Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 / 3433 34 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Проектирование реконструкции зданий и сооружений

#
21.12.2023373.73 Кб3rekomendatsii-po-usileniyu-kamennyh-konstruktsii.pdf
#
21.12.20233.21 Mб2txt-sp__obsledovanie_i_usilenie_kamennyh_i_armokamennyh_konstruktsii_.pdf
#
21.12.202375.42 Mб0ЕНИР, Сборник 20_Ремонтно-строительные работы.pdf
#
06.04.2024103.81 Кб0КРОВЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ.pdf
#
21.12.20231.47 Mб1Курсовая работа ЭиУН.pdf
#
21.12.20236.86 Mб7Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции.pdf
#
21.12.20234.09 Mб9Лекция 3. Технологии усиления фундаментов.ppt
#
21.12.20232.57 Mб3Лекция 4. Технологии усиления каменных конструкций 2020.ppt
#
21.12.20232.72 Mб2Лекция 5. Технологии усиления жбк.ppt
#
21.12.202321.85 Кб3МУ_ ПЗ №2 _Усиление фундаментов _2019.docx
#
10.01.2024114.4 Кб11Обследование_каменных_конструкций.pdf