Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Разработка проекта технической эксплуатации и реновации несущих конструктивных элементов. Учебно-методическое пособие.pdf
Оценивая уровень комфортности, следует иметь в виду, что формирование жилого фонда на современном этапе базируется на учете разнообразия потребительского спроса. В условиях рынка будут существовать три категории городского жилья. Первая, рассчитанная на наиболее богатых владельцев,
должна иметь особо комфортабельные многокомнатные квартиры в многоэтажных домах или одно- и
двухквартирных особняках малоэтажной застройки. Вторая — для среднего класса собственников менее комфортабельных приватизированных квартир или квартиросъемщиков, арендующих за высокую
плату жилье в домах городского самоуправления, частников или акционерных обществ. Третья — это
принадлежащее городу муниципальное жилье, предназначенное для малоимущих горожан, с умеренно благоустроенными квартирами, сдаваемыми за ограниченную государством арендную плату.
С этих позиций требуется нетрадиционный подход к модернизации квартир, при котором отпадает необходимость охватывающей весь капитально ремонтируемый жилой фонд кардинальной
перепланировки по единому стандарту, близкому к новому строительству. Требуется увеличение
вариабельности жилья для более полного удовлетворения разнообразного спроса на него. Такое разнообразие открывает широкие возможности использования архитектурно-планировочных особенностей зданий разного периода постройки.
При экспертизе необходимо исходить из того, что рассматриваемое здание относится к застройке первых пятилеток советской власти. Их существующая планировка приемлема для жильцов наименее обеспеченной части среднего класса или малоимущих, предпочитающих снимать квартиры в
муниципальном жилом фонде, поскольку общая площадь квартир незначительно отличается от рекомендуемой сводами правил и эти квартиры можно заселять посемейно.
Кроме того, основная закономерность модернизации домов конца 1930-х гг. заключается в том,
что величина потерь жилой площади находится в прямой зависимости от степени изменения планировочной структуры квартир и секций в целом. Поэтому желательно проводить частичную перепланировку. Оптимальной модернизацией, с точки зрения потерь площади и сокращения объемов ремонтно-строительных работ, является такая, в которой реконструируется санитарно-кухонный блок
и передняя. Передвижка перегородок жилых комнат в целях их дифференциации по назначению рациональна, если это не влечет за собой сложных переделок.
Модернизация или реконструкция домов первого периода индустриального домостроения характеризуется относительно удовлетворительным физическим состоянием домов при неудовлетворительном моральном износе.
В начале экспертизы изучают соответствие композиции секций и расположения комнат в квартире ориентации здания по сторонам света, поскольку от этого зависит инсоляция помещения. При
анализе предполагают, что рассматриваемое здание находится в городе, расположенном в средней
полосе России в климатическом районе IIв. Особой проверке подвергают планировку широтных
секций, так как окна их квартир должны быть ориентированы на юг или иметь двухстороннюю ориентацию (СНиП 31-01–2003). Одновременно с инсоляцией проверяют освещенность помещения,
учитывая, что отношение площади световых проемов Ас к площади помещений Ак должно отвечать условию А > 0,12 Ак. Для расчета площади Ас ширину окон определяют по масштабу, а высоту
принимают равной 2 м.
Планировку оценивают по функциональным признакам, учитывая имеют ли квартиры полный
состав подсобных помещений, необходимых для ведения домашнего хозяйства, в том числе кухни,
прихожие и коридоры регламентированных нормами площади и ширины, а также длины фронта,
вдоль которого устанавливают оборудование, раздельные и совмещенные санитарные узлы. Квартиры подвергают критике по условию дифференциации жилых комнат, по их назначению, пропорциям
и размерам. Композицию квартир оценивают, изучая их функциональное зонирование, степень изолированности зон отдыха и коллективной деятельности семьи, а также методы блокировки кухонь и
санитарных узлов в одной и смежных квартирах.
Некоторые из перечисленных факторов рассматривают на основе качественной оценки, другие
(которые можно выразить численно) оценивают, сравнивая их значения. Определяют такие величины, как моральный и физический износы Им и Иф, планировочный плоскостной К1, и объемный К
коэффициенты, а также специфические для реконструкции плоскостные показатели К
раб
, К
рек
и Км,
поскольку по ним устанавливают сравнительное преимущество вариантов проектных решений. При
расчете все необходимые размеры на планах принимают, используя масштабную шкалу, приведенную на каждом листе чертежей приложения.
2
21
Варианты модернизации оценивают и по экономическим показателям, рассчитывая приведен-
ную стоимость капитального ремонта и экономическую эффективность.
Планировку квартир оценивают еще по двум признакам: дифференциации комнат и организации пространства. В современной квартире комнаты дифференцируют по назначению и поэтому не проектируют равнозначными по площади. Поскольку одна из них (общая) функционально предназначена для дневного пребывания всех членов семьи, ее делают площадью Аок > 16 м2.
Индивидуальные комнаты и спальни не требуют такой большой площади, и здесь можно ограничиться пределами 8 < Асп < 14 м2.
Пространство квартиры оптимально, если оно разделено на парадную и интимную зоны.
Квартира удобна, когда имеется прихожая, распределительная передняя-холл с входом в общую
комнату, а спальни и кухня с санитарным узлом отделены от этой части квартиры.
Планировочное решение секции изучают с позиции соответствия нормам проектирования
внеквартирных коммуникаций, оценивают ширину лестничных площадок и маршей, количество
ступеней в каждом из них, необходимы ли в данном доме лифты и мусоропроводы, что зависит
от высоты пола верхнего этажа, уровня тротуара.
Экспертиза конструктивно-планировочного решения должна быть дополнена разработкой
конструктивных элементов, указанных в задании. Конструкции, принятые в проекте (графическое приложение), обучающийся должен рассмотреть одновременно с анализом планировки секций и прежде всего изучить план перекрытия типовых этажей.
Вначале по табл. 3.1 задания определяют степень износа существующих перекрытий. Если
физический износ составляет 60 % и более, то перекрытия меняют целиком. Если же износ не
достигает 30 %, то поврежденные места ремонтируют и устраняют износ наиболее слабых частей — перекрытий в санитарных узлах и кухнях и меняют на железобетонные. Такой ремонт называется капитальным.
Затем рассматривают проектируемую конструктивно-планировочную схему перекрытия, учитывая, что при замене дерева на железобетон увеличивается собственная масса перекрытий и поэтому возникает необходимость перераспределения нагрузок на стены или устройства усиливающих конструкций, в том числе пристенных вертикальных стоек.
Проектируемые конструкции перекрытий анализируют по таким показателям, как число типоразмеров и разновеликость массы деталей. Эти показатели имеют значение в производстве работ, поскольку большое количество типоразмеров усложняет монтаж, а применение деталей с
равной массой вызывает недостаточно полное использование грузоподъемности кранов и других
подъемно-транспортных машин. Поэтому в практике ремонтов стремятся сократить количество
типоразмеров до 2–3. Их массу стараются подобрать с таким расчетом, чтобы основное количество деталей (70–90 %) имело равновеликую или близкую массу.
Конструктивные элементы здания разрабатывают в соответствии с проектными решениями,
приведенными в чертежах и таблицах задания. На плане перекрытия показана раскладка несущих конструкций: прогонов, балок и плит. Слои, опирающиеся на эти конструкции и выполняющие функции паро- и звукоизоляции, подстилающего и декоративных слоев пола, на чертеже
приложения не приведены, обучающийся должен выбрать их сам, воспользовавшись учебной литературой, и свой выбор обосновать в расчетно-пояснительной записке. Следует установить, насколько эффективна конструктивно-планировочная схема перекрытий, отвечает ли она планировочному решению секции, можно ли заменить стальные балки на железобетонные.
Основная работа обучающегося, связанная с изучением архитектурных конструкций, — это
разработка поперечного разреза по зданию. Прежде чем приступить к этой работе, на плане выбирают характерную плоскость сечения, например по лестнице или узлу, подлежащему усилению в соответствии с заданием на курсовое проектирование. В архитектурно-строительных чертежах эту плоскость пролагают через оконные проемы, между столбами, прогонами или балками
перекрытий.
Высотные размеры помещений и элементов здания назначают следующим образом. Высоту
типового этажа в свету принимают по таблице исходных данных (3–3,4 м), отметку пола первого этажа — на 0,75 м выше отмостки или тротуара, толщин, перекрытий — по выбранной схеме
22
их конструктивного решения, но не меньше 0,3 м, а надподвального и чердачного — 0,4 м. Мауэрлат крыши укладывают выше верха последнего на 0,5 м.
Для анализа теплотехнических свойств стен обучающемуся необходимо в соответствии с исходными данными задания дать оценку влажностного состояния ограждающих конструкций,
рассчитать их влажностный режим и провести теплотехнический расчет наружных стен, окон
чердачных перекрытий.
В процессе проектирования разрабатывают конструктивные узлы фундаментов, стен, перекрытий, крыши, оконных проемов, карнизов, лестниц и варианты их усиления и утепления. Виды
узлов принимают по заданию, конструктивные решения выбирают по справочной или учебной
литературе, а в расчетно-пояснительной записке обосновывают эти решения.
В процессе разработки эскизов конструктивных решений их рекомендуется согласовать с преподавателем-консультантом, а по окончании вычертить на ватмане.
В графической части курсовой работы показывают планы здания, перекрытий и крыши, поперечный разрез и конструктивные детали, придерживаясь требований и установок ЕСКД и СПДС.
Вычерчивая проектный вариант перепланировки, признанный автором оптимальным, вносят изменения, предлагаемые в результате проведенной экспертизы. План типового этажа дополняют
фрагментом первого с помещениями, примыкающими к лестничной клетке.
Толщину стен принимают кратной размерам кирпичей с учетом растворных швов между ними
(0,25; 0,38; 0,51; 0,64 или 0,76 м). Исключение составляют многослойные облегченные стены с
уширенными швами или термическими вкладышами между внутренним и наружным слоями.
Поперечный разрез выполняют по лестничной клетке в масштабе 1 : 50. Допускается применение масштаба 1 : 100, но с показом характерных узлов, вынесенных отдельно. Следует учесть,
что в старых зданиях сборный бетон не применяли и фундаменты возводили из бута, бутобетона
или кирпича, а лестницы набирали из ступеней.
3.4. Вопросы для подготовки к защите курсовой работы
1. Планирование капитального ремонта здания.
2. Понятие модернизации здания.
3. Группы капитальности зданий.
4. Методика определения физического износа.
5. Диагностика технического состояния конструкций.
6. Определение объема ремонтных работ.
7. Методы ремонта несущих конструкций здания.
8. Методы усиления несущих конструкций здания.
9. Учет объемно-планировочных решений при ремонте.
10. Особенности ремонта и модернизации зданий различных периодов постройки.
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
ПО ТЕМЕ «ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ, РЕМОНТ, ОБСЛУЖИВАНИЕ
И РЕНОВАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ»
4.1. Оценка технического состояния конструкций зданий
Цель практической работы: обучить навыкам пользования нормативной литературой, определению физического износа конструктивных элементов здания.
Содержание практической работы
1. На основе исходных данных определить физический износ конструктивных элементов здания
и заполнить табл. 4.1.
2. Проанализировать износ по табл. 4.2, 4.3, дать общую характеристику технического состояния
жилого здания, установить первоочередные мероприятия по реконструкции и восстановлению элементов зданий.
23
Расчетфизическогоизносаздания
Таблица 4.1
Удельная стоимость
№
1 Фундаменты 11
2 Стены 19
3 Перегородки 7
4 Перекрытия 13
5 Крыша 2
6 Кровля 1
7 Полы 6
8 Окна 5
9 Двери 6
10 Отделочные покрытия 9
11 Центральное отопление 2,8
12 Холодное водоснабжение 0,5
13 Горячее водоснабжение 4,5
14 Канализация 2
15 Электрооборудование 3,5
16 Прочие элементы 7,7
Конструктивные
элементы здания
Итого 100
конструктивного элемента Уi, %
от восстановительной
стоимости (ВС) здания
Степень износа
конструктивных
элементов Фi, %
Средневзвешенная
степень физического
износа здания
УiФi /100
Примечание
1. Графы 1 и 3 заполняются в соответствии с вариантом задания.
2. Графа 2 заполняется в соответствии с инструкциями Министерства строительства и ЖКХ
.
Таблица 4.2
Заданиекпрактическойработе1
Конструктивные
элементы здания, %
Фундаменты 35 41 40 20 43 38
Стены 26 35 29 36 32 18
Перегородки 20 30 37 43 16 25
Перекрытия 47 33 42 29 37 30
Лестница 12 43 20 40 26 43
Крыша 11 29 18 45 43 60
Кровля 48 61 78 14 25 52
Полы 13 23 34 44 56 15
Окна 23 17 27 13 22 73
Двери 35 29 49 25 37 35
Отделка стен 22 31 40 33 65 44
Центральное отопление 28 12 44 18 30 40
Холодное водоснабжение 16 50 61 55 65 77
Горячее водоснабжение 45 34 25 18 20 30
Канализация 40 23 7 70 11 25
Электрооборудование 41 35 48 30 19 32
1 2 3 4 5 6
Вариант
24
Укрупненнаяшкалаопределениятехническогосостоянияздания
12
d dd=⋅
повеличинефизическогоизноса
Таблица 4.3
Физический
износ
здания, %
0–20 Хорошее
21–40 Удовлетворительное
41–60
61–75 Ветхое
Более 75 Негодное
Техническое
состояние здания
Неудовлетвори-
тельное
Общая характеристика
технического состояния жилого здания
Повреждений и деформаций нет; имеются отдельные (устранимые при
текущем ремонте) мелкие дефекты, не влияющие на эксплуатационные качества конструктивного элемента
Капитальный ремонт производится на отдельных участках, имеющих
относительно повышенный износ
Конструктивные элементы в целом пригодны для эксплуатации, но
требуют некоторого капитального ремонта, который наиболее целесообразен именно на данной стадии
Эксплуатация конструктивных элементов возможна лишь при условии
значительного капитального ремонта
Аварийное состояние несущих конструктивных элементов, а ненесущих — весьма ветхое. Конструктивные элементы ограниченно выполняют свои функции (лишь при проведении охранных мероприятий).
Часто требуется полная замена конструктивных элементов.
Стоимость
ремонта,
% от ВС
0–11
12–36
39–90
93–120
–
4.2. Диагностика строительных конструкций
Цель практической работы: изучить способы и отработать методику определения прочности бе-
тона в конструкциях; научиться пользоваться нормативными данными по определению прочности
материалов конструкций и дать оценку механических свойств испытываемых материалов.
Содержание практической работы
Определение прочности материала конструкций неразрушающим методом.
Определение прочности материала проводится без отбора проб конструкции с помощью эталонного молотка Кашкарова.
Порядок выполнения практической работы
1. Вставляем в молоток стальной стержень.
2. Молоток устанавливаем перпендикулярно поверхности испытываемой конструкции.
3. Ударяем молотком ударом средней силы, чтобы получить на поверхности бетона отпечаток.
4. После получения отпечатка необходимо передвинуть стержень в стакане на расстоянии 10–12 мм
и следующий удар произвести на расстоянии от первого 30 мм.
5. Для определения диаметра на бетоне необходимо от измеренного отсчета угловым масштабом
вычесть «100» и поделить разность на «10».
6. Для определения диаметра отпечатков на эталонном стержне необходимо снять два отпечатка
в двух направлениях, так как отпечаток не имеет строго круглой формы.
Расчетный диаметр определяется по формуле
где d1 — диаметр в наименьшем направлении; d2 — диаметр в наибольшем направлении.
ков).
тому следует увеличить количество ударов до «n»:
, (4.1)
где R
чества сделанных отпечатков.
,
7. Подсчитываем диаметры остальных отпечатков (необходимо выполнить не менее 10 отпечат-
При определении диаметров может получиться значительный разброс отдельных значений, поэ-
, R
max
— наибольшее и наименьшее значения; К — коэффициент, который зависит от коли-
min
8. Заполнить табл. 4.4
25
Определениепрочности
Таблица 4.4
№ Материал
Номер испытаний С
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
сред
RB, Н/см
Прочность бетона определяют по тарировочной кривой. По вертикали на графике откладываются отношения диаметров отпечатков на поверхности бетона и эталонном стержне; по горизонтали — прочность материала, 105 Па.
Вывод делается по результатам испытаний прочности конструкции.
4.3. Определение деформаций зданий и конструкций
Цель практической работы: отработать методику определения прогиба перекрытий с помощью
нивелира и измерительной рейки; оценить качество монтажа конструкций.
Определение прогибов перекрытий с помощью нивелира
Порядок выполнения практической работы
1. Прибор установить в помещении таким образом, чтобы с одной стоянки и при одном гори-
зонте инструмента (ГИ) определить отметки наибольшего числа точек конструкции.
2. Измерительную рейку ставить на опорах перекрытия и совместить горизонтальную нить
нивелира с нулевым отсчетом на рейке (для этого шкалу по штоку передвигают в поле видимости нивелира).
3. Для определения прогиба отметки определять в среднем сечении вдоль рабочего пролета
в трех точках. Для этого рейку следует установить в вертикальном положении в намеченные точки потолка так, чтобы опорный шарик касался этой точки.
4. Снять отсчеты по черной и красной сторонам шкалы. Цена одного деления на шкале равна 1 мм.
5. Определить абсолютный прогиб f (мм) как отсчет по красной рейке в одной точке плюс отсчет по черной рейке в другой точке (если 2 отсчета снимать по «красным» или «черным» сторонам, то из большего результата отнимают меньший и получают прогиб).
6. Определить относительный прогиб f
пролету L.
7. Сравнить полученные результаты с определенными прогибами изгибаемых элементов зданий. Отсчеты в каждой точке брать два раза и вычислять среднюю величину.
8. Вычислить разность отметок между углами по каждой стороне. По результатам измерений
заполнить табл. 4.5.
9. Сделать вывод по результатам измерений.
как отношение полученного прогиба f к рабочему
отн
Значенияпрогибов
№
№
точек
точек сред
Отсчеты
Абсолютный
прогиб f, мм
Относительный про-
гиб f /L, мм
Допустимый
прогиб [f/L], мм
Вывод: получившийся в результате измерения прогиб — ......................................................
26
Таблица 4.5
4.4. Определение отклонений стен от вертикали
Цель практической работы: научиться выполнять работы с использованием приборов; обеспечивать безопасность выполнения работ; определять по предложенному алгоритму отклонений стен
от вертикали
Порядок выполнения практической работы
Установить теодолит около стены, привести его в рабочее состояние по уровням, зрительную
трубу теодолита установить параллельно стене, закрепить винты горизонтальных кругов (лимба и
алидады) и освободить винт вертикального круга.
Далее рейку прикладывать к стене у пола и брать отсчет по вертикальной нити теодолита по рейке. Затем установить рейку на стену у потолка и вновь взять отсчет по рейке.
Если отсчеты по рейке будут одинаковыми, то стена имеет вертикальное положение, если есть
разница в отсчетах, то стена отклонена в ту или другую сторону от вертикали.
Вывод: в результате проведенного обследования стен здания можно сделать вывод о прочночтных характеристиках материала стен.
4.5. Составление технического заключения
Цель
практической работы:
дефектов конструкций.
Порядок выполнения
практической работы
1. На основе исходных данных, взятых из табл. 4.6, проанализировать признаки износа конструктив-
ных элементов здания, воспользовавшись ВСН 53-86 (р). Заполнить табл. 4.7.
2. Установить категорию технического состояния здания, воспользовавшись табл. 4.3. Сделать вывод.
обучить навыкам пользования справочниками, составления ведомостей
Элемент или узел
Конструктивные
№
элементы
здания
1 Фундаменты, %
2 Стены, %
3 Перегородки, %
4 Перекрытия, %
5 Лестница, %
6 Крыша, %
Ведомостьдефектовиповрежденийстроительныхконструкций
Описание дефекта
или повреждения
Метод устранения Сроки устранения
Заданиекпрактическойработе
Вариант
1 2 3 4 5 6
Деревянные 35
Деревянные
каркасные 26
Деревянные
неоштукатуренные 20
Деревянные
неоштукатуренные 47
Деревянная 12
Деревянная 11 Деревянная 29
Столбчатые
каменные 41
Каркасные
с облицовкой 35
Деревянные
неоштукатуренные 30
Деревянные
неоштукатуренные 33
По стальным
косоурам 43
Ленточные
каменные 40
С облицовкой
плиткой 29
Шлакобетонные 37 Фибролитовые 43 Кирпичные 16
Из кирпичных сводов
по стальным балкам 42
По стальным
косоурам 20
Железобетонная
(чердачная)18
Ленточные
крупноблочные 20
Кирпичные 36
Из прокатных
панелей 29
Железобетонные 40 Железобетонные 26 Железобетонные 43
Железобетонная
сборная 45
Свайные
каменные 43
Из естественных
камней 32
Монолитные 37 Железобетонные 30
Железобетонная
сборная 43
Таблица 4.6
Таблица 4.7
Свайные
железобетонные 38
Из несущих
панелей 18
Несущие
панельного типа 25
Железобетонная
сборная 60
7 Кровля, %
8 Полы, %
9 Окна, %
10 Двери, %
11 Отделка стен, %
Тесовая 48 Драночная 61 Черепичная 78 Рулонная 14 Мастичная 25 Стальная 52
Мозаичные 13 Керамические 23 Паркетные 34 Дощатые 44
Деревянные 23 Деревянные 17 Металлические 27 Металлические 13 Деревянные 22 Деревянные 73
Деревянные 35 Деревянные 29 Деревянные 49 Деревянные 25 Металлические 37 Металлические 35
Обоями 22 Масляная 31 Штукатурка 40 Плиткой 33
Из рулонных
материалов 56
Водными
составами 65
Дощатые 15
Штукатурка 44
27
4.6. Оценка физического износа конструктивного элемента
с учетом удельного веса участков, имеющих различное техническое состояние
Цель практической работы: определить физический износ перекрытия по деревянным балкам в
двухэтажном жилом доме. Площадь жилого дома — 200 м2. Подвал отсутствует. Перекрытия по деревянным балкам первого этажа и чердачные перекрытия имеют одинаковые признаки износа.
Порядок выполнения практической работы
1. Провести визуальный осмотр по снимку (прилагается).
2. Установить признаки физического износа.
3. Заполнить табл. 4.8.
Таблица 4.8
Состояниеконструкции
Удельный вес участка
Наименование
участков
Итого 100
к общему объему
элемента
(Рi /Рк)×100, %
Физический износ
участков элементов
Фi, %
Определение
средневзвешенного
значения физического
износа участка, %
Доля физического
износа участка
в общем физическом
износе элемента, %
Фi = Z
4.7. Расчет и конструирование усиленной стальной балки и колонны
Усиление металлических конструкций, работающих на растяжение, сжатие и изгиб, увеличением поперечного сечения конструкций производится присоединением дополнительных элементов. Совместная работа дополнительных элементов усиления с конструкцией обеспечивается путем
сварки, а также с помощью болтового или заклепочного соединения.
При выполнении усиления сжатых металлических конструкций следует стремиться к сохранению центровки усиливаемых элементов и узлов соединений (т.е. дополнительные элементы необходимо располагать так, чтобы положение центра тяжести элемента после усиления не изменялось),
в противном случае требуется проверка прочности усиленного элемента и узла сопряжения с учетом
появившегося эксцентриситета.
Задание: выполнить расчет усиления внецентренно сжатой стальной колонны, выполненной из
двутавра №22. На колонну действует продольная сила N0 = 220 кН и изгибающий момент 14 кН ∙ м.
Расчетные длины колонны: lx = 7,0 м; ly = 2,0 м. После реконструкции на колонну будет передаваться нагрузка в следующих двух сочетаниях:
1 сочетание — N = 450 кН, Мx = 20 кН ∙ м;
2 сочетание — N = 400 кН, Мx = –30 кН ∙ м.
Учитывая комбинацию нагрузок, схему усиления принимаем симметричной с приваркой двух
швеллеров №14 (рис. 4.1).
, y
y
0
0
28
x, x
№ 22
0
x0, x
y, y
Рис. 4.1. Схема усиления колонны
№14
№14
Сталь стойки имеет расчетное сопротивление Ry0 = 200 МПа, сталь усиления — Ryr = 270 МПа.
xn
IA
yn
IA
1400
220
Геометрические характеристики колонны до усиления:
А0 = 30,6 см2 (А — площадь);
Ix0 = 2550 см
4
(Jz — осевой момент инерции);
Iy0 = 157 см4 (Jz — осевой момент инерции);
Wx0 = 232 см3 (Wz — момент сопротивления);
ix0 = 9,13 см; iy0 = 2,27 см;
h = y = 220 мм.
Геометрические характеристики колонны после усиления:
Ix = Ix0 + 2 (I
Sx = А
швел
H
= h + 2 ∙ d
max
ix = /
швел
x
Аn = А0 + 2 ∙ А
+ А
(h/2 + z0n)2) = 2550 +2 (491 + 15,6 (22/2 + 1,67)2) = 8540 см4;
швел
Iy = Iy0 + 2 ∙ I
= 30,6 + 2 ∙ 15,6 = 61,8 см2;
швел
швел
= 157 + 2 ∙ 45,4 = 249 см4;
y
(h + z0n) + A0 (h/2 + z0n) = 15,6 (22 + 1,67) + 30,6 (22/2 + 1,67) = 757 см3;
yc = Sx / An = 757/61,8 = 12,3 см;
Wx = Ix / H
– (yc – z0n + d) = 22 + 2 ∙ 0,47 – (12,3 – 1,67 + 0,47) = 11,86 см;
швел
= 8540 / 61,8 = 11,7 см; iy = /
= 8540 / 11,86 см3;
max
= 249 / 61,8 = 2,01 см;
z0n = 1,67см; d
= 4,9 мм = 0,49 см.
швел
1. Определяем начальный прогиб усиливаемой колонны в плоскости действия момента f0 по фор-
муле (4.2). Для этого вначале находим е и N0Э (4.3):
, (4.2)
где f0 — начальный прогиб, см; N0 — расчетное значение продольной силы, кН; е — начальный эксцентриситет продольной силы, см; N0Э — Эйлерова сила, кН;
, (4.3)
здесь е — случайный начальный эксцентриситет продольной силы относительно оси х, принимаемый с соответствующим знаком, см; N0 и Mꞌ0 — расчетные значения начальной продольной силы и
момента, кН и кН ∙ см соответственно;
e =
= 6,4 cм;
, (4.4)
где N0Э — Эйлерова сила, кН; Е — модуль упругости, Н/см2 (табл. 63 СНиП II-23–81*); Ix0 и lх — момент инерции и расчетная длина основного стержня, см4 и мм соответственно;
29
кН.
148,6
0, 743 0,8
ù
=<
Тогда
см.
2. Определяем возможность усиления колонны при действующих нагрузках.
Уровень начального напряжения в этом случае определяется по формуле
, (4.5)
где σ0 — напряжение силы, МПа (1 МПа = 10 кН/см2); N0, М0х, М0у — продольная сила и изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении элемента, кН и кН ∙ см; А0П — площадь поперечного сечения, см2; I
х0П
и I
— осевые моменты инерции, см4; у и х — ширина и высота двутавра, см.
у0П
При расчете усиления гибких сжато-изогнутых или внецентренно сжатых стержней моменты М
вычисляются по деформированной схеме с учетом прогибов стержня по формуле
. (4.6)
Так как нагрузка действует только по оси у, расчет ведем по формуле
0
. (4.7)
Тогда выражение (4.7) примет вид
∙ 11 = 14,86 кН/см2 = 148,6 МПа.
Затем определяем отношение
, (4.8)
где β0 — предельный уровень начального нагружения элементов для конструкций, усиливаемых с помощью сварки в зависимости от класса конструкций (β0 ≤ 0,2 — для 1 класса, β0 ≤ 0,4 — для 2 класса,
β0 ≤ 0,8 — для 3 и 4 классов).
Если указанные условия не выполняются, то необходимы либо предварительная разгрузка кон-
струкций, либо использование специальных технологических мероприятий при усилении, обеспечивающих ограничение деформаций конструкций (в частности, сварных).
.
Следовательно, условие выполняется для 3 и 4 классов.
3. Определяем прогиб усиленного элемента при присоединении элементов усиления:
– к плоским поверхностям по формуле
fx = f0, см; (4.9)
30