Современные методы усиления строительных конструкций

Современные методы усилений.dwg

Утепл-ль пенобет плиты 120мм
Цементн.выравн. слой 20мм
Разрез 1-1 (до реконструкции)
Разрез 1-1 (после реконструкции)
План сборного перекрытия
усиленный арматурой в растянутой зоне
Усиление ленточного фундамента
усиленная железобетонной обоймой
Усиление фундамента под колонну
усиленный жб обоймой
преднапряг. 2ø16 А300
сетка 100х100 11ø4 В500
усиленная установкой дополнительного ребра
Спецификация элементов усиления
Усиление ригеля РС-1
Коротыши ø20 А300 l=100
Усиление колонны К 1
Курсовая работа по дисциплине "Современные методы усиления строительных конструкций
Усиление несущих конструкций пятиэтажного здания
надстроенного при реконструкции двумя этажами
Разрезы 1-1 (до и после рек-ии) М1:200
усил.арматурой в раст.зоне
Усиления фунд-та под колонну
усил. жб обоймой М1:15
усил.установкой доп.ребра М1:10
Усиление лент.фун-та М1:20
РГР№4 Расчет статически определимых распорных систем и определение перемещений
-СБ-СТ3 Вариант № 123224

Современные методы усилений.docx

Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет»
Кафедра строительных конструкций
Направление подготовки специальность 08.04.01 – «Строительство»
(код и наименование направления подготовкиспециальности)
Профильспециализация «Теория и проектирование зданий и сооружений»
(наименование профиляспециализации)
по дисциплине «Современные методы усиления строительных конструкций»
(наименование дисциплины)
на тему: «Усиление несущих конструкций пятиэтажного здания надстроенного при реконструкции двумя этажами»
(тема курсовой работы)
(фамилия имя отчество)
Руководитель (нормоконтролер) работы к.т.н. доцент Леонова А.Н.
(должность подпись дата)
(должность подпись дата расшифровка подписи)
Курсовая работа содержит 6 таблиц 12 рисунков 71лист и состоит из 2 частей:
- проверочные расчеты несущих конструкций перед реконструкцией;
- конструирование и расчет усиления несущих конструкций при новой этажности зданий и новой технологической нагрузке.
УСИЛЕНИЕ РЕКОНСТРУКЦИЯ РЕБРИСТАЯ ПЛИТА ПЕРЕКРЫТИЯ РАЗРЕЗНОЙ РИГЕЛЬ КОЛОННА СТОЛБЧАТЫЙ ФУНДАМЕНТ ПОД СТЕНУ ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ ПОД СТЕНУ ПРОСТЕНОК.
Проверочные расчеты включают расчет по первой группе предельных состояний таких несущих конструкций как плита перекрытия ригель колонна фундамент под колонну наружная несущая стена ленточный фундамент под стену простенок.
Вторая часть заключается в выборе рационального способа усиления указанных выше несущих конструкций проектировании и расчете усиливаемых конструкций.
К пояснительной записке прилагается 1 лист графической части формата А-1.
Исходные данные для проектирования .. ..
Архитектурно-планировочное решение. Компоновка сборного жб перекрытия .
Расчет ребристой плиты ..
1 Расчет ребристой плиты до реконструкции . ..
1.1. Исходные данные для расчета ..
1.2 Характеристики используемых материалов
1.3 Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие .
1.4 Компоновка поперечного сечения плиты
1.5 Расчет полки на местный изгиб
1.6 Расчет прочности плиты по сечениям нормальным к продольной оси ..
1.7 Расчет прочности плиты по сечениям наклонным к продольной оси
2 Расчет ребристой плиты после реконструкции ..
1.1 Характеристики используемых материалов
1.2 Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие при реконструкции .
1.3 Компоновка поперечного сечения плиты после реконструкции ..
1.4 Расчет полки на местный изгиб .
1.5 Расчет прочности плиты по сечениям нормальным к продольной оси
1.6 Расчет прочности плиты по сечениям наклонным к продольной оси
Расчет разрезного ригеля .
1 Расчет ригеля до реконструкции .
1.3 Сбор нагрузок на ригель до реконструкции .
1.4 Статический расчет ригеля до реконструкции
1.5 Расчет прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной оси .
1.6 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси .
2 Расчет ригеля после реконструкции
2.1. Исходные данные для расчета .
2.2 Характеристики используемых материалов
2.3 Сбор нагрузок на ригель после реконструкции .
2.4 Статический расчет ригеля после реконструкции
2.5 Расчет прочности усиленного ригеля по сечениям нормальным к продольной оси ..
2.6 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси .
Расчет сборной колонны
1 Расчет колонны до реконструкции .
1.2 Сбор нагрузок на колонну .
1.3 Расчет прочности колонны первого этажа
1.4 Расчет и конструирование короткой консоли .
1.5 Конструирование стыка колонн
1.6 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа ..
2 Расчет колонны после реконструкции. Усиление жб обоймой
2.1 Характеристики прочности бетона и арматуры ..
2.2 Сбор нагрузок на колонну после реконструкции ..
2.3 Расчет прочности колонны первого этажа после реконструкции
Расчет фундамента под колонну ..
1 Расчет трехступенчатого фундамента под колонну до усиления
1.1 Исходные данные для расчета ..
1.2 Определение геометрических размеров фундамента .
1.3 Проверка прочности фундамента по наклонному сечению ..
1.4 Проверка прочности фундамента на продавливание
1.5 Проверка прочности фундамента на раскалывание ..
1.6 Расчет армирования фундамента и подбор арматуры ..
2 Расчет трехступенчатого фундамента под колонну после усиления ..
2.1 Исходные данные для расчета ..
2.2 Определение геометрических размеров усиленного фундамента
2.3 Проверка прочности фундамента после реконструкции по наклонному сечению
2.4 Проверка прочности фундамента после реконструкции на продавливание .
2.5 Проверка прочности фундамента после реконструкции на раскалывание .
2.6 Расчет армирования обоймы фундамента после реконструкции и подбор арматуры .
Расчет простенка наружной стены здания .
1 Расчет простенка до реконструкции .
2 Расчет простенка усиленного железобетонной обоймой
Расчет ленточного фундамента
1 Расчет ленточного фундамента до реконструкции .
1.2 Расчет фундамента ..
2 Расчет ленточного фундамента усиленного железобетонной обоймой ..
2.1 Исходные данные для расчета
2.2 Расчет фундамента ..
Список использованных источников
Реконструкция и усиления объектов или отдельных конструктивных элементов предполагает частичное переустройство объекта. Реконструкция - одна из уникальных процедур предполагающих изменение технико-экономических характеристик реконструируемого или усиляемого объекта.
Реконструкция позволяет произвести переквалификацию сооружений подготовить здание к новому владельцу решает проблемы устаревания и повышает функциональность. Переустройство включает перепланировку и увеличение высоты помещений восстановление эксплуатационных показателей и усиление несущих элементов зданий и сооружений частичную разборку и замену конструкций а также надстройку пристройку т улучшение фасадов зданий.
Усиление железобетонных конструкций – достаточно сложная инженерная задача при решении которой нередко используются как широко известные так и нетрадиционные методы.
Причинами усиления конструкций являются ошибки проектирования дефекты изготовления и монтажа износ конструкций в результате неудовлетворительной эксплуатации увеличение нагрузки при реконструкции здания неравномерные осадки фундаментов и т.п. В каждом отдельном случае необходимо разработать такую конструкцию усиления которая бы отвечала требованиям долговечности и эстетического восприятия.
Повышение прочности железобетонных конструкций возможно как за счет передачи всей полезной нагрузки или ее части на конструкцию усиления так и за счет увеличения несущей способности существующей конструкции. В данном проекте рассмотрим последний способ усиления.
В настоящем курсовом проекте использованы ссылки на следующие нормативные документы:
СП 52-102-2004. Предварительно напряженные железобетонные конструкции.
СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004)
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003).
СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции.
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия.
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.
ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы.
ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии.
ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные.
ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования.
ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин.
ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.
Исходные данные для проектирования
Размеры здания в плане (в осях): ширина – 20.8 м длина – 49 м
Размеры конструктивной ячейки (сетка колонн) – 5.2 х 7 м
Количество этажей существующего здания – 5
Количество надстраиваемых этажей – 2
Высота этажа – 4.6 м
Нормативная полезная нагрузка на существующем перекрытии – 7.5 кПа
Проектная нормативная полезная нагрузка на перекрытии после реконструкции увеличивается на 30%: 7.5*1.3 = 9.75 кПа
Расчетное сопротивление грунта – 0.35 МПа
Район строительства – г. Краснодар II снеговой район
Здание имеет несущие наружные каменные стены (кирпичные стены толщиной 640 мм) и внутренний железобетонный каркас
Усилению подлежат плиты перекрытий ригели колонны фундаменты под колонны наружные несущие стены и ленточные фундаменты под стены
Используемые материалы – бетон класса В15 арматура классов А300 В500.
В расчетах принимается шарнирное опирание ригелей на колонны и стены
Архитектурно-планировочное решение. Компоновка сборного жб перекрытия
Для выбора формы поперечного сечения ригелей и схемы их расположения анализируются размеры здания в плане. Многоэтажное гражданское здание вытянуто в плане имеет большие проемы в продольных несущих стенах (до 8 м). С целью повышения жесткости здания в поперечном направлении ригели укладываются соответственно. Используется связевая система: ветровая нагрузка через перекрытия работающие как горизонтальные жесткие передается на торцевые стены выполняющие функции вертикальных связевых диафрагм и поперечные рамы. Последние работают на вертикальную и горизонтальную нагрузки.
В среднем пролете производят опирание ригелей РС-1 на консоли колонн в крайних – заделывание ригелей РК-1 в несущие стены. Принимается прямоугольная форма сечения ригелей для упрощения расчетов. Данное расположение ригелей уменьшает нагрузку на оконные перемычки что позволяет устраивать большие оконные проемы для обеспечения необходимого уровня инсоляции в помещениях.
Исходя из значения нормативной полезной нагрузки на существующем перекрытии – 7.5 кПа – предусматривается устройство железобетонных ребристых плит перекрытия.
Плиты перекрытий укладывают в продольном направлении. Основной объем плит перекрытия составляют рядовые ребристые плиты П1 шириной 1200 мм. Связевые плиты перекрытий П2 шириной 1600 мм устраиваются по осям колонн (оси Б В и Г). В крайних пролетах предусматривается устройство доборных монолитных плит П3 толщиной 900 мм. Длина плит П1 П2 П3 составляет 7000 мм.
Привязка по осям А и Г – 200 мм толщина наружных стен – 640 мм (2.5 кирпича).
Схема расположения всех элементов представлена на рис. 1.
Рисунок 1 – Схема расположения конструктивных элементов
Расчет ребристой плиты
1 Расчет ребристой плиты до реконструкции
1.1. Исходные данные для расчета
Зададимся предварительными размерами предварительно напряженной ребристой плиты количество которой при компоновке сборного железобетонного перекрытия является наибольшим. Это типовая плита П1:
ширина = 1.2 м = 1200 мм;
длина = 7 м = 7000 мм;
высота = 20 = 720 = 0.35 м = 350 мм;
= – = 7 – = 6.9 м = 6900 мм (рисунок 2)
Рисунок 2 – Схема опирания плиты на ригели
Зададимся размерами ригеля.
Длина ригеля соответствует размеру пролета: ;
высота = 0.1 = 0.15.2 0.5 м = 500 мм;
ширина = (0.3 0.4) = 0.40.5 = 0.2 м = 200 мм.
1.2 Характеристики используемых материалов
Ребристая плита проектируется из материалов со следующими расчетными характеристиками:
Бетон тяжелый класса В15:
- начальный модуль упругости бетона естественного твердения при сжатии = 24МПа.
- рабочая из стали класса А300: Rs = 270 МПа; Es = 2.1105 МПа;
1.3 Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие
Сбор нагрузок на 1 плиты представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Сбор нагрузок на 1 плиты до усиления
Собственный вес плиты
Цементно-песчаная стяжка =0.03 м
Временная (полезная)
1.4 Компоновка поперечного сечения плиты
Компонуем приведенное поперечное сечение ребристой плиты П1 тавровой формы – рисунок 2.
Рабочая высота приведенного сечения = h-a = 350-30 = 320 мм;
приведенная ширина плиты по верху = - 50 = 1200 - 50 = 1150 мм; ширина плиты по низу = 140 мм.
Толщина полки = 50 мм = 0.05 м ширина продольных ребер по низу – 70 мм. Свес полки ребер составляет 25 мм.
Рисунок 2 – Приведенное тавровое сечение до усиления
1.5 Расчет полки на местный изгиб
= 50-15=35 мм = 0.035 м;
= – 2*80 = 1150 – 160 = 990 мм = 0.99 м.
Изгибающий момент для полосы шириной 1 м определяется с учетом пластичной заделки в ребрах:
Нагрузка от собственной массы полки:
= * = 0.05250011.1 = 1375 Н = 1.375 кН
= 1.375 + 0.7 + 0.26 + 9 = =9.935 кН.
)Относительная высота сжатой зоны бетона:
)Высота сжатой зоны бетона:
x = = 0.0857 0.035 = 0.003 м = 0.05 м
)Граничное значение относительной высоты сжатой зоны:
= относительная деформация в арматуре растянутой зоны:
)= 1-0.5* = 1-0.5*0.0857 = 0.957
)Площадь всей арматуры
Принимаем сетку с шагом s = 100 мм из арматуры класса B500 4х11 штук с
1.6 Расчет прочности плиты по сечениям нормальным к продольной оси
x = = 0.088 0.32 = 0.028 м = 0.05 м
относительная деформация в арматуре растянутой зоны:
)= 1-0.5* = 1-0.5*0.088 = 0.956
)Площадь напрягаемой арматуры
Принимаем A300 416 с
1.7 Расчет прочности плиты по сечениям наклонным к продольной оси
Произведем расчет поперечной арматуры.
I. Расчет изгибаемых элементов по бетонной полосе между наклонными сечениями
II. Расчет изгибаемых элементов по наклонному сечению
)Поперечная сила воспринимаемая бетоном
c=1.5= 1.5*0.32 = 0.48 – проекция наклонного сечения.
)Поперечная сила воспринимаемая хомутами
Принимаем В500 2 каркаса 8 с
III. Расчет жб элементов на действие изгибающих моментов
2 Расчет ребристой плиты после реконструкции
2.1 Характеристики используемых материалов
Усиление ребристая плита будет производиться из идентичных исходным материалов со следующими расчетными характеристиками:
Бетон тяжелый класса В25:
- рабочая из стали класса А300: Rs = 270 МПа; Es = 2.1105 МПа.
2.2 Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие при реконструкции
Сбор нагрузок на 1 плиты представлен в таблице 2.
Таблица 2 - Сбор нагрузок на 1 плиты после усиления
2.3 Компоновка поперечного сечения плиты после реконструкции
Производим усиление ребристой плиты перекрытия путем введения дополнительного ребра длиной 7000 мм и шириной 140 мм.
Компонуем приведенное поперечное сечение ребристой плиты П1 тавровой формы после усиления – рисунок 3.
приведенная ширина плиты по верху = - 50 = 1200 - 50 = 1150 мм; ширина плиты по низу 280 мм.
Рисунок 3 - Приведенное тавровое сечение после усиления
2.4 Расчет полки на местный изгиб
= 1.375 + 0.7 + 0.26 + 11.7 = =14.035 кН.
x = = 0.124 0.035 = 0.00434 м = 0.05 м
)= 1-0.5* = 1-0.5*0.059 = 1 – 0.0295 = 0.9705
Усиление полки ребристой плиты не требуется.
2.5 Расчет прочности плиты по сечениям нормальным к продольной оси
x = = 0.108 0.32 = 0.035 м = 0.05 м
)= 1-0.5* = 1-0.5*0.108 = 0.946
Принимаем A300 210 с устанавливаем во введенное дополнительно ребро.
Поперечная арматура устанавливается конструктивно.
2.6 Расчет прочности плиты по сечениям наклонным к продольной оси
Усиление каркасов продольных ребер ребристой плиты не требуется.
Расчет разрезного ригеля
1 Расчет ригеля до реконструкции
– расстояние между осями колонн;
– привязка оси стены от внутренней грани;
с = 0.3 м – глубина заделки ригеля.
Зададимся предварительными размерами ригеля:
высота = = 0.1*5.2 0.6 м
ширина = (0.3 0.4) = 0.4*0.6 = 0.24 0.3 м.
Ригель проектируется из материалов со следующими расчетными характеристиками:
- начальный модуль упругости бетона естественного твердения при сжатии = 24МПа;
- продольная рабочая из стали класса А300: Rs = 270 МПа; Rcs = 270 МПа; Es = 2.1105 МПа;
- поперечная арматура из стали класса В500: Rs=435 МПа; Rcs=415 МПа; Rsw = 300 МПа; Es = 2105 МПа.
1.3 Сбор нагрузок на ригель до реконструкции
Сбор нагрузок на 1 плиты представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Сбор нагрузок на 1 плиты до реконструкции
1.4 Статический расчет ригеля до реконструкции
Нагрузка от массы ригеля = 0.3 0.6250010 = = 4500 Нм.
Нагрузку на ригель собираем с грузовой полосы шириной равной номинальной длине плиты перекрытия.
Вычисляем расчетную нагрузку на 1м длины ригеля.
Постоянная от перекрытия:
g=3.71 кПа – из таблицы 3 сбора назгрузок;
номинальная длина плиты перекрытия.
Итого постоянная нагрузка:
Полная расчетная нагрузка от 1 м ригеля:
q = V = 30.92+63 = 93.92
Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил:
1.5 Расчет прочности ригеля по сечениям нормальным к продольной оси
– при расположении арматуры в 2 ряда.
(0.771>0.585) => увеличиваем высоту ригеля до 0.7 м.
Пересчитываем нагрузку от массы ригеля = 0.3 0.7250010 = 5250 Нм.
Постоянная нагрузка:
q = V = 31.745+63 = 94.745
(0.436 0 .585) => условие выполняется.
)= 1-0.5* = 1-0.5*0.436 = 0.782
Принимаем A300 432 с
1.6 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси
c=1.5= 1.5*0.64 = 0.960 – проекция наклонного сечения.
Принимаем В500 2 каркаса 10 с
0.24 500.31 + 73.248
2 Расчет ригеля после реконструкции
2.1. Исходные данные для расчета
Усиление ригеля производим установкой дополнительной арматуры в растянутой зоне. Для этого привариваем коротыши 20мм с шагом 800мм к рабочей арматуре удалив защитный слой бетона на этих участках. К коротышам привариваем арматуру усиления. Затем торкретированием наносят защитный слой бетона.
Высота усиленного ригеля = .
Ширина = (0.3 0.4) = 0.4*0.75 = 0.3 м – остается прежней
2.2 Характеристики используемых материалов
Ригель усиливается материалами со следующими расчетными характеристиками:
2.3 Сбор нагрузок на ригель после реконструкции
Сбор нагрузок на 1 плиты представлен в таблице 4.
Таблица 4 - Сбор нагрузок на 1 плиты после реконструкции
2.4 Статический расчет ригеля после реконструкции
Нагрузка от массы ригеля = 0.3 0.75250010 = = 5625 Нм.
Нагрузку на усиленный ригель собираем с грузовой полосы шириной равной номинальной длине плиты перекрытия.
g=3.71 кПа – из таблицы 4 сбора назгрузок;
q = V = 32.158 + 81.9 = 114.06
Расчетные значения изгибающих моментов и поперечных сил после реконструкции:
2.5 Расчет прочности усиленного ригеля по сечениям нормальным к продольной оси
– при расположении арматуры в 3 ряда.
)Условие выполняется
)= 1-0.5* = 1-0.5*0.498 = 0.751
Так как арматура усиления приваривается площадь сечения нижней арматуры
2 с снижается на 25% для учета возможности пережога.
Принимаем арматуру усиления A300 225 с устанавливаем во введенное дополнительно ребро.
2.6 Расчет прочности ригеля по сечениям наклонным к продольной оси
c=1.5= 1.5*0.67 = 1.005 м – проекция наклонного сечения.
Арматура В500 2 каркаса 10 с . Усиливаем хомутами.
5.52 618.03 + 149.02
Расчет сборной колонны
1 Расчет колонны до реконструкции
1.1 Характеристики используемых материалов
Колонна проектируется из материалов со следующими расчетными характеристиками:
- продольная рабочая из стали класса А300: Rs = 270 МПа; Es = 2.1105 МПа;
- поперечная арматура из стали класса В500: Rs=435 МПа; Rsw = 300 МПа.
1.2 Сбор нагрузок на колонну
Сбор нагрузок на колонну на 1м2 приведен в таблице 5.
Таблица 5 – Сбор нагрузок на колонну до усиления
Постоянная от покрытия:
Рулонный ковер =0.03 м
Цементный выравнивающий слой =0.02 м ρ=2200 кг
Утеплитель – пенобетонные плиты =0.12 м ρ=400 кг
Вентиляционные коробы и трубопроводы
Временная от покрытия:
в т.ч. кратковременная
Полезная на покрытие:
Постоянная на перекрытие:
Цементно-песчаная стяжка =0.03 м ρ=1800 кг
Керамическая плитка =0.015 м
Временная на перекрытие:
в т.ч. кратковременная
Полная от перекрытия:
длительная + постоянная
Определим нормативное значение снеговой нагрузки действующей на проекцию покрытия по следующей формуле:
= *** = 10*10*10*12 = 12 кПа
В этой формуле = 10 является коэффициентом который учитывает снос снега с покрытия здания из-за ветра или других факторов; он принимается по п. 10.6 – 10.9 СП 20.13330.2016. Рассматриваемое в данном курсовом проекте здание принимается как здание покрытие которого расположено ниже окружающей местности типа С (городские районы с плотной застройкой зданиями высотой более 25 м).
– коэффициент термический определяемый по п. 10.10 в числе остальных случаев при утепленном пенобетонными плитами покрытии.
– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к нагрузке от снега на покрытия; принимаем по п. 10.4 для плоской кровли = 10.
= 12 кПа – нормативное значение веса снегового покрова на квадратный метр поверхности земли в горизонтальной плоскости.
Грузовая площадь средней колонны при сетке колонн 5.2х7.0 м равна:
Нормативная нагрузка от ригеля определяется следующим образом:
** * 25 = 0.7 * 0.3 * 5.2 * 25 36.40 = 0.75 кПа.
Задаемся предварительными размерами сечения колонн:
Расчетная длина колонн во втором-пятом этажах равна высоте этажа:
Для первого этажа с учетом некоторого защемления колонны в фундаменте
м высота первого этажа;
м – расстояние от пола междуэтажного перекрытия до оси ригеля;
м – расстояние от пола первого этажа до верха фундамента.
Собственный расчетный вес колонн на один этаж:
Расчетные продольные нагрузки в сечениях колонн расположенных на уровне перекрытий и обреза фундамента:
1.3 Расчет прочности колонны первого этажа
Полная расчетная суммарная нагрузка ;
длительная расчетная суммарная нагрузка ;
Площадь поперечного сечения колонны:
где – коэффициент учитывающий гибкость колонн длительного загружения;
– коэффициент условия работы.
Рассчитываем размеры сечения колонны: – принимаем сечение колонны 05х05 м.
Значения коэффициентов при и
условие выполняется.
Искомая площадь сечения арматуры:
Проверяем коэффициент армирования:
Принимаем 1218 А300 c .
Проверяем фактическую несущую способность сечения колонны по формуле:
Вычисляем запас несущей способности колонны:
Для унификации ригелей сечение колонн второго и всех вышерасположенных этажей принимаем 05х05 м.
1.4 Расчет и конструирование короткой консоли
Опорное давление ригеля Q = 246.38 кН.
Длина опорной площадки:
Вылет консоли с учётом зазора 5 см составляет:
Расстояние от грани колонны до силы Q:
Высота консоли в сечении у грани колонны:
У свободного края при угле наклона сжатой грани =45 высота консоли
Рабочая высота сечения консоли:
Поскольку выполняется условие то консоль считается короткой.
Для короткой консоли выполняются 2 условия:
)– условие выполняется;
) – условие выполняется.
Изгибающий момент консоли у грани колонны:
Площадь сечения продольной арматуры консоли:
Принимаем 214 А300 с .
При h > 25 С – в виде отогнутых стержней и горизонтальных хомутов по всей высоте консоли.
Консоль армируем горизонтальными хомутами 8 В500 с
с шагом S = 01 м (при этом
) и отгибами 214 А400 с .
Проверяем прочность сечения консоли по условию:
Правая часть условия принимается не более
– прочность обеспечена.
1.5 Конструирование стыка колонн
Колонна армируется пространственным каркасом образованным из рабочих продольных стержней арматуры кл. А300 и поперечных хомутов из арматуры 8 В500. Шаг поперечных стержней принимаем равным 15d и не более 500 мм (d-наименьший диаметр продольных сжатых стержней). s=15d=15*12=180 мм. Принимаем шаг поперечных хомутов 180 мм.
Стык колонн осуществляем сухим с торцовыми листами и центрирующей прокладкой. В местах контактов концентрируются напряжения поэтому торцевые участки усиливаем косвенным армированием. Последнее препятствует поперечному расширению бетона при продольном сжатии. Косвенное армирование представляет собой пакет поперечных сеток. Принимаем 4 сетки с шагом s=005 м – на расстоянии равном размеру стороны сечения колонны.
Для этих сеток принимаем арматуру 8 В500.
Центрирующую прокладку принимаем с размерами в плане 80х80 мм и толщиной 20 мм.
Рисунок 4 – Стык колонн
1.6 Расчет сборных элементов многоэтажной колонны на воздействия в период транспортирования и монтажа
При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом расстоянии от торцов равном 1.0 м.
При высоте 1-го этажа в 4.6 м расстояние от пола 2-го этажа до верхнего торца колонны 1-го этажа – 0.5 м и от нулевой отметки до верхнего обреза фундамента – 0.15 м а также в предположении что фундамент будет трехступенчатым с общей высотой – 1.8 м и расстоянием от его подошвы до нижнего торца колонны равным 0.95 м общая длина сборного элемента колонны составит:
При транспортировании конструкции для нагрузки от их собственной массы вводятся коэффициент динамичности 1.6 коэффициент
Изгибающий момент воспринимаемый сечением при симметричном армировании
+30.42 = 35.42 кНм 51.26 кНм – условие выполняется.
В стадии монтажа колонны строповку осуществляем в уровне низа консоли.
Расстояние от торца колонны до места захвата коэффициент динамичности для нагрузки от собственного веса при подъеме и монтаже – 14.
4 + 6.004 = 19.404 51.26 – условие выполняется.
а) В стадии транспортирования; б) В стадии монтажа
Рисунок 5 - Расчетные схемы колонны
2 Расчет колонны после реконструкции. Усиление жб обоймой
2.1 Характеристики прочности бетона и арматуры
Колонна реконструируется с использованием материалов со следующими расчетными характеристиками:
2.2 Сбор нагрузок на колонну после реконструкции
Сбор нагрузок на колонну на 1м2 приведен в таблице 6.
Таблица 6 – Сбор нагрузок на колонну после усиления
Нормативное значение снеговой нагрузки определяется аналогично пункту 5.1.2.
Нормативная нагрузка от усиленного ригеля определяется следующим образом:
** * 25 = 0.75 * 0.3 * 5.2 * 25 36.4 = 0.8 кПа.
Сечение колонн на 1-5 этажах:
Сечение колонн на 6-7 этажах:
Расчетная длина колонн во втором-седьмом этажах равна высоте этажа:
Собственный расчетный вес колонн:
2.3 Расчет прочности колонны первого этажа после реконструкции
расчетная длина колонны первого этажа .
Гибкость колонны коэффициент армирования =0.4%. Значения коэффициентов при и
Принимаем и определяем площадь сечения колонны при по формуле:
Тогда площадь сечения колонны с обоймой
Для колонны квадратного сечения – принимаем сечение колонны 06х06 м.
Тогда площадь сечения обоймы:
Принимаем продольную арматуру 412.
Проверяем несущую способность сечения по формуле:
– условие выполняется.
Рисунок 5 – Колонна усиленная жб обоймой
Расчет фундамента под колонну
1 Расчет трехступенчатого фундамента под колонну до усиления
1.1 Исходные данные для расчета
Продольные усилия колонны: ;
условное расчетное сопротивление грунта: ;
бетон тяжелый класса В15: ; ; ; коэффициент условий работы бетона .
Арматура рабочая из стали класса А300: Rs = 270 МПа Es = 2.1105 МПа
Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах: .
Верхний обрез фундамента на отметке «-0.150» фундамент квадратный в плане.
1.2 Определение геометрических размеров фундамента
Высота фундамента должна удовлетворять условиям:
где – высота сечения колоны
– длина анкеровки арматуры колонны в стакане фундамента;
–высота фундамента от подошвы до дна стакана;
05 м – требуемый зазор между торцом колонны и дном стакана.
Принимаем = 1000 мм; = 600 мм при классе рабочей арматуры А300 и классе бетона колонн В15. Производим поиск значения предварительной высоты фундамента:
Обеспечиваем достаточный запас значения и задаемся высотой фундамента Н = 1.8 м глубина заложения
Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
где – расчетное сопротивление грунта основания;
= 20 кН – усредненный объемный вес материала фундамента и грунта на его ступенях;
- нормативная продольная сила для расчетов размеров подошвы подсчитываемая с учетом усредненного значения :
Глубина заделки колонны в стакан фундамента должна быть не менее:
) из условия заделки рабочей продольной сжатой арматуры колонны в сжатом бетоне:
где d - диаметр продольной арматуры колонны.
Принимаем толщину дна стакана .
Полная высота фундамента:
Кроме того рабочая высота фундамента h0 из условия продавливания по поверхности пирамиды (грани которой наклонены на 450 к горизонту) должна быть не менее:
- давление на грунт от расчетной нагрузки.
Принимаем высоту фундамента 18 м тогда рабочая высота
1.3 Проверка прочности фундамента по наклонному сечению
Т.к. фундамент не имеет поперечной арматуры высоту нижней ступени необходимо проверить на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном.
Проверяем отвечает ли этому условию в наклонном сечении начинающемся на линии пересечения пирамиды продавливания с подошвой фундамента.
Для единицы ширины этого сечения b = 1м вычисляя:
где l – длина выноса нижней ступени и c – длина проекции наклонной трещины на плоскость арматурной сетки (определяются по рисунку 6).
условие удовлетворяется.
Рисунок 6 – Определение значений l и c
1.4 Проверка прочности фундамента на продавливание
Проверку фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана производим из условия:
где F – расчетная продавливающая сила определяющаяся по формуле:
um – среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания колонной от дна стакана:
- условие удовлетворяется.
1.5 Проверка прочности фундамента на раскалывание
Проверку прочности фундамента на раскалывание проводим из условия:
где - коэффициент трения бетона по бетону;
– площадь вертикального сечения фундамента в плоскости проходящей по оси сечения колонны за вычетом площади стакана;
коэффициент условия работы фундамента в грунте;
- условие выполняется.
Прочность фундамента считается обеспеченной.
1.6 Расчет армирования фундамента и подбор арматуры
Армирование фундамента по подошве определяем расчетом на изгиб по сечениям нормальным к продольной оси по граням ступеней и грани колонны как для консольных балок.
Расчет на изгибающие моменты в сечениях вычисляем по формулам:
Площадь сечения арматуры:
Из четырех значений выбираем большее () и по сортаменту производим подбор арматуры в виде сетки. Задаемся шагом s = 0.2 м отсюда количество стержней – 30.2 + 1 = 16. Принимаем сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из 16 стержней 12 А300 с с шагом s = 0.2 м.
Рисунок 7 – Проектируемый фундамент стаканного типа
2 Расчет трехступенчатого фундамента под колонну после усиления
2.1 Исходные данные для расчета
2.2 Определение геометрических размеров усиленного фундамента
- нормативная продольная сила от усиленной жб обоймой колонны для расчетов размеров подошвы подсчитываемая с учетом усредненного значения :
Определяем давление на грунт от расчетной нагрузки:
Принимается двухступенчатый фундамент высотой =1.8 м тогда рабочая высота
2.3 Проверка прочности фундамента после реконструкции по наклонному сечению
Т.к. усиливаемый фундамент не имеет поперечной арматуры высоту нижней ступени необходимо проверить на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном.
где l – длина выноса нижней ступени и c – длина проекции наклонной трещины на плоскость арматурной сетки (определяются по рисунку 8)
Рисунок 8 – Для определения l и c после реконструкции фундамента
2.4 Проверка прочности фундамента после реконструкции на продавливание
u’m – среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания колонной от дна стакана:
2.5 Проверка прочности фундамента после реконструкции на раскалывание
2.6 Расчет армирования обоймы фундамента после реконструкции и подбор арматуры
По сортаменту производим подбор арматуры. Принимаем 612 А300 с .
Рисунок 9 – Фундамент после реконструкции
Расчет простенка наружной стены здания
1 Расчет простенка до реконструкции
Толщина рассчитываемого простенка и стен над ним размеры оконных проемов .
Ширина простенка при поперечном расположении ригелей и несущих продольных стенах с пролетом 8 м при одном оконном проеме в пролете составит
Таким образом размеры сечения простенка .
Расстояние между серединами оконных проемов составит
Для простенка принимаем следующие материалы: кирпич марки М200 на растворе М75 с расчетным сопротивлением кладки сжатию .
Ригель перекрытия опирающийся на простенок и передающий ему нагрузку заделан в стену на глубину .
Определяем нагрузку на простенок между серединами оконных проемов с учетом коэффициента надежности по нагрузке :
Определим нагрузку от ригелей по формуле:
Собственный вес участка стены от низа перемычки до оси ригеля высотой = составит
Суммарная вертикальная нагрузка по центру тяжести стены на уровне перемычки:
Эксцентриситет равнодействующей давления ригеля вычисляем по формуле:
Изгибающий момент в сечении простенка на уровне низа перемычки вычисляем по формуле:
Площадь горизонтального сечения простенка:
поэтому коэффициент условий работы кладки простенка принимаем следовательно .
Расчетный эксцентриситет вычисляем по формуле:
поэтому расчет по образованию и раскрытию трещин не проводится.
Расчетную длину простенка вычисляем по формуле:
Наименьшие гибкости простенка то есть гибкость в плоскости перпендикулярной плоскости стены определяем по формулам:
приведенная гибкость
Для определяем коэффициент продольного изгиба
Вычисляем сомножители формулы для определения несущей способности простенка по формулам:
Коэффициент учитывающий вид кладки и форму сечения простенка:
Расчетную несущую способность простенка вычисляем по формуле:
При принятых материалах каменной кладки несущая способность простенка обеспечена.
2 Расчет простенка усиленного железобетонной обоймой
Стены надстраиваемых этажей выполняем из кирпича марки М200 на растворе марки М75 с расчетным сопротивлением кладки сжатию .
Ригель перекрытия опирающийся на простенок и передающий ему нагрузку заделан в стену на глубину
Собственный вес участка стены от низа перемычки до оси ригеля высотой
поэтому расчет по образованию и раскрытию трещин не делаем.
Для усиления простенка применяем железобетонную обойму двухстороннюю толщиной 4 см.
из следующих материалов:
; так как не предусматривается передача нагрузки непосредственно на обойму;
- арматура продольная - 12 класса А300:
шаг вдоль простенка шаг поперек простенка общее число стержней 18 2.
- арматура поперечная - 12 класса А300:
шаг вдоль простенка шаг по высоте простенка 2
- сетка по периметру простенка из сетки с ячейками 10х10 из арматуры 4 класса В500. Горизонтальные стержни принимаем за хомуты обоймы. В пределах шага размещаем 2 хомута с = 0.126 * 2 = 0.2522.
При размещении сетки по всему контуру простенка:
Рисунок 10 – Сечение простенка кирпичной стены усиленного железобетонной обоймой
Процент армирования простенка поперечными связями определяем по формуле:
Коэффициент работы поперечных стержней
Вычисляем сомножители формулы для определения несущей способности простенка усиленного железобетонной обоймой:
Гибкость простенка приведенная гибкость отсюда коэффициент продольного изгиба
Расчетную несущую способность простенка усиленного железобетонной обоймой вычисляем по формуле:
Расчет ленточного фундамента
1 Расчет ленточного фундамента до реконструкции
Для ленточного сборного фундамента принимаем следующие материалы:
- стержневая из стали класса А300: Rs = 270 МПа; Es = 2.1105 МПа.
1.2 Расчет фундамента
Определяем нагрузку на 1м длины фундамента от вышележащих стен и ригелей:
Нагрузка от двух фундаментных блоков с размерами сечения 0.6х0.6 м каждый с учетом коэффициента надежности :
Суммарная расчетная нагрузка на фундамент:
Нормативная нагрузка с учетом коэффициента надежности :
Принимаем высоту фундамента глубина заложения .
Площадь подошвы фундамента на 1м:
Принимаем ширину фундамента а = 1.8 м тогда вылет консоли рабочая высота ступени .
Рисунок 11 –К расчету ленточного фундамента под стену до реконструкции
Давление на грунт от расчетной нагрузки:
Проверяем отвечает ли рабочая высота ступени условию прочности по поперечной силе поперечного армирования в наклонном сечении.
- условие выполняется значит поперечная арматура не требуется. Армирование фундамента делаем из расчета на изгиб по нормальному сечению по грани фундамента:
Принимаем 1628 А300 с площадью сечения с шагом 100 мм.
2 Расчет ленточного фундамента усиленного железобетонной обоймой
Для усиления ленточного сборного фундамента принимаем те же материалы что и для исходной конструкции: бетон тяжелый класса В15 и арматура класса А300.
- начальный модуль упругости бетона естественного твердения при сжатии = 240МПа.
2.2 Расчет фундамента
Принимаем ширину фундамента а = 2.4 м тогда вылет консоли .
Определяем требуемую рабочую высоту ступени из условия прочности по наклонному сечению:
Рисунок 12 –К расчету ленточного фундамента под стену после реконструкции
Площадь сечения дополнительной арматуры фундамента определим из расчета на изгиб по нормальному сечению по грани фундамента:
Принимаем 428 А300 с площадью сечения .
Список использованных источников
Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелого бетона (к СП 52-102-2004).
Байков В. Н. Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции: Общий курс. – М.: Стройиздат 1985. – 728 с. ил.
РИГЕЛИ ПЕРЕКРЫТИЙ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ. Метод. указания к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 – Промышленное и гражданское строительство 270104 - Гидротехническое строительство 270105 - Городское строительство и хозяйство 270115 - Экспертиза и управление недвижимостьюСост.: М.А. Тамов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций и гидротехнических сооружений. – Краснодар: Изд-во КубГТУ 2010 - 24 с.
Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)
КОЛОННЫ И ФУНДАМЕНТЫ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ. Метод. указания к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 – Промышленное и гражданское строительство270104 - Гидротехническое строительство270105 - Городское строительство и хозяйство270115 - Экспертиза и управление недвижимостьюСост.: М.А. Тамов; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций и гидротехнических сооружений. – Краснодар: Изд-во КубГТУ 2002.- 24 с.
РЕБРИСТЫЕ ПЛИТЫ СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ. Метод. указания к курсовому проекту по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции» для студентов всех форм обучения специальностей: 270102 – Промышленное и гражданское строительство270104 - Гидротехническое строительство270105 - Городское строительство и хозяйство270115 - Экспертиза и управление недвижимостью и направления подготовки бакалавров «Строительство»Сост.: Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. строительных конструкций и гидротехнических сооружений. – Краснодар: Изд-во КубГТУ 2011.- 18 с.
СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. – М.: 2004.
СП 20.13330.2016. Нагрузки и воздействия. – М.: 2011.