Тема: Реконструкция зданий, сооружений и городской застройки

ПЗ.docx

Федеральное агентство по образованию РФ
(филиал) Государственного образовательного учреждения
Высшего профессионального образования
Волгоградский Государственный архитектурно-строительный
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине: «Реконструкция зданий сооружений и городской застройки»
студент группы ГСХ-07
Расчет и усиление реконструируемого здания4
1 Сбор нагрузок от реконструируемого здания4
Подсчет нагрузки от перегородок на простенок5
Усиление ленточного фундамента6
Усиление многопустотной плиты перекрытия8
Усиление балок подведением затяжек9
Усиление балок подведением шпренгелей12
Список литературы.15
По заданию проекта необходимо реконструировать пятиэтажное жилое здание. Для этого необходимо произвести расчет основных несущих конструкций здания и при необходимости усилить их. Так как реконструкция предполагает перестройку улучшение и усовершенствование существующих условий то из обычных типовых квартир необходимо сделать квартиры с улучшенной планировкой.
Существующее пятиэтажное жилое здание реконструируем в семиэтажное здание. Так как после реконструкции увеличивается нагрузка то производим расчет фундамента простенка и плит перекрытия а затем их усиливаем.
Сечение ленточного фундамента увеличиваем путем расширения его с двух сторон. Простенок усиливаем обоймой из 4-х уголков и полосами.
Проводим усиление многопустотной плиты перекрытия т.к. её несущая способность после реконструкции не сможет удовлетворять предъявленным к ней требованиям. Усиление плиты производим двумя вариантами:1 – набетонка с сеткой; 2 – набетонка с сеткой и каркасами.
Таким образом усилив все необходимые конструкции здания мы создали безопасные условия для проживания и эксплуатации.
Расчет и усиление реконструируемого здания
1 Сбор нагрузок от реконструируемого здания
Сбор нагрузок на 1 м2 кровли (кНм2)
Нормативная нагрузка qн
Коэффициент перегрузки γf
Расчетная нагрузка q
Постоянная нагрузка:
3-х слойный направляемый материал «Унифлекс»
цементно-песчаная стяжка -3см
Пенополистерол -20см
Сбор нагрузок на 1 м2 чердачного перекрытия (кНм2)
жесткие минеральные плиты -10см
Дощатый настил (5см γ=800 кгм3)
Металлические прогоны и балки
Сбор нагрузок на 1 м2 междуэтажного перекрытия (кНм2)
Паркетнй пол наборный
Древесно-волокнистая плита
Цементная стяжка 2см
Керамзитобетон (4см γ=800 кгм3)
Жб многопустотная плита 22см
Квартиры жилых домов
Подсчет нагрузки от перегородок на простенок
В зону грузовой площади попадает два участка перегородок длиной li=15+35=5м. При их высоте h=248м имеем массу Fпер всех перегородок толщиной t выполненных из материала с плотностью γ.
Так как перегородки выполнены из кирпича (γ=1800 кгм3) толщиной t=12см и оштукатурены (1+1=2см) с двух сторон то при t=12+2=14см:
Fпер=1240γ t =1240·1800·014 = 31248 кг = 312 кН.
Тогда на 1 м2 грузовой площади приходится нагрузка от перегородок:
Подсчет нагрузок на простенок по оси 1 при Агр= 32*27=864 м2(в кН)
Схемы фрагментов фасада и разреза здания
Нагрузка от перегородок
Нагрузка от перекрытия
кирп. стена 51 и 77 см
51*32*1*864*1.1=1551
51*(32*27-1.5*1.4)864*1.1=3169
77*32*864*1.1*2=4684
Нагрузка на фундамент дома F= кН.21073кН
Усиление ленточного фундамента
Одним из способов усиления ленточных фундаментов является расширение их с двух сторон прибетонированием железобетонных полос. Для того чтобы эти новые участки фундамента включились в работу над ними вводят траверсы – двухконсольные балки заделанные на мелкозернистом бетоне в кирпичные стены. Предварительно над существующим фундаментом в стенах пробивают отверстия обычно с шагом 1÷15м через которые заводят траверсы. Их выполняют из спаренных швеллеров или двутавров и после бетонирования полос также обетонируют чтобы они не корродировали.
Рис. 7.10. Усиление ленточного фундамента: а - сечение 1-1; б фрагмент плана усиленного фундамента; 1 - кирпичная стена; 2 - траверса из двух швеллеров; 3 - каркасы дополнительных фундаментных полос из бетона; 4 - существующий фундамент
Ширина b существующего фундамента 105м расчетное сопротивление грунта R=2 кгсм2 шаг траверс 1м. После усиления фундамент должен воспринимать нагрузку F=21073 кНм.
Поскольку фундамент ленточный рассчитываем участок фундамента длиной l=100 см.
Требуемая ширина подошвы фундамента равна:
Ширина полос обетонировки d фундамента с каждой стороны:
Нагрузка воспринимаемая фундаментом от реактивного давления грунта гр=Rгр=2 кгм2 на ширину d=16 см и длину l=100 см равна:
Эта нагрузка будет восприниматься каждой консолью траверсы и вызывать в ней изгибающий момент:
Принимаем сечение траверсы из двух швеллеров. Требуемый момент сопротивления Wтр равен:
Где R – расчетное сопротивление стали ВСт3пс принятое по СНиП II-23-81*.
Принимаем траверсу из двух швеллеров 12:
Wх = 2·506 = 1012 см3 > 8511 см3
Новые полосы фундамента шириной d работают как неразрезные железобетонные балки. Они воспринимают реактивное давление грунта и опираются сверху в траверсы.
Расчетный момент в этих балках равен:
Задаем высоту фундамента 50 см и защитный слой бетона до рабочей арматуры 70 мм арматуру 10АIII. Имеем рабочую высоту сечения балок:
Требуемое сечение арматуры класса АIII при Rа=3750 кгсм2:
По конструктивным соображениям при d≥150мм принимаем два каркаса с верхней и нижней арматурой из 8АIII поперечные стержни арматуры из 6АI с шагом 250мм.
Усиление многопустотной плиты перекрытия
Нагрузка на 1 м2 междуэтажного перекрытия 637 кНм2.
Изгибающий момент при длине пролета l=6 м:
Принимаем 414АIII с Ас=616см2.
Набетонка сверху 5см бетон класса В20 Rб=115 кгсм2.
Несущая способность многопустотной плиты после усиления удовлетворяет предъявленным к ней требованиям.
Находим нагрузку от заполненных пустот:
Таким образом суммарная нагрузка:
453+11604=197493 кН
Усиление балок подведением затяжек
Затяжку устанавливают на упоры прикрепленные снизу балки. Сечение затяжки подбирается на полное усилие Nз возникающее в стадии эксплуатации которое складывается из усилия предварительного напряжения Nпр и усилия самонапряжения Х1 возникающее в затяжке при работе конструкции как однажды статически неопределимой системы.
Затяжка располагается ниже нейтральной оси балки на величину «е» и создает в балке момент Мз=Nз·l обратный по знаку внешней нагрузке что разгружает балку.
Однако необходимо учитывать усилия сжатия Nб=Nз·cosφ которое передается с затяжки на балку. Поэтому условие прочности балки усиленной предварительно напряженной затяжкой выглядит так:
где е – эксцентриситет затяжки относительно оси балки;
n2 – коэффициент недогрузки усилия предварительного напряжения равный 09;
Аб – площадь сечения балки.
Полное усилие в затяжке Nз находим из условия что напряжения верхних волокнах балки б=R откуда при е=(h2+10)=552+10=375 см имеем:
Подбираем сечение затяжки по разрывному усилию канатов.
Возможность релаксации напряжений в затяжке в процессе эксплуатации и обмятия анкерных устройств учитывается коэффициентом n3=107 т.е. контролируемое усилие в затяжке принимается больше требуемого. Требуемое разрывное усилие определяется по формуле (при n1=11 и nk=06):
где nk - коэффициент условия работы канатов.
Диаметр канатов принимаем по ГОСТ3068-74 на канаты двойной свивки типа ТК с Ек=147·104кНсм2 с учетом вытяжки по величине разрывного усилия. Принимаем один канат 34 (R=180 кНсм2) с разрывным усилием 6270 кН (Аз=5226 см2).
Затяжку выполнена из круглой арматурной стали кл. АV(10-32) c Rs=69.5кНсм2.
Площадь сечения арматуры:
При максимальном 32 (арм. кл. АV) А=495513cм2. Следовательно можно принять затяжку из 2-х стержней 25 АV (2А3=2*49=98см2). Но т.к. затяжку из одного каната или стержня натягивать и закреплять легче чем из двух принимаем вариант затяжки из каната 34мм с анкерным стаканом на конце 110 и длиной l=160мм.
Расчетная временная нагрузка действующая на балку после установки затяжки (полная временная нагрузка qb=21 кНсм2):
Дополнительный изгибающий момент от временной нагрузки:
Усилие самонатяжения Х1 (дополнительное усилие возникающее в затяжке от временной нагрузки q2 приложенной к балке после постановки затяжки) равно:
Ез – модуль упругости материала затяжек при канате 34 (Ек=147·104кНсм2);
Следовательно для получения полного усилия в затяжке Nз=3028 кН необходимо предварительно создать в ней усилие преднапряжения Nпр равное:
Натяжение затяжки осуществляется гидравлическими домкратами или другими способами для этого следует предусмотреть необходимые зазоры и приспособления для установки натяжных устройств.
Проверим несущую способность балки усиленную затяжкой на воздействие полной расчетной нагрузки:
Таким образом несущая способность балки обеспечена.
Усиление балок подведением шпренгелей
Площадь сечения затяжки и стоек шпренгеля определяют на полное усилие в них исходя из необходимости восприятия шпренгелем дополнительного внешнего момента Мдоп=6132 кНм. Стойки шпренгеля являются для балок податливыми опорами реакции в которых равны усилиям в стойках Fст. Реакции в стойках создают в балке момент Мст обратный эксплуатационному:
Усилие обжатия в балке:
Напряжения в верхних волокнах:
Полное усилие в затяжке Nз=16457 кН создается за счет сил самонапряжения X1 и сил предварительного напряжения Nпр:
Для получения силы X1 подбираем сечение затяжки Аз и стоек шпренгеля Аст.
Площадь сечения растянутой затяжки из арматуры класса АV равна:
Принимаем 20 АV с Аз=314 см2.
Площадь сечения стойки шпренгеля находим как для центрально-сжатого стержня. Конструктивная высота стойки шпренгеля:
Стойка шпренгеля жестко крепится к нижней полке балки и имеет свободный конец относительно оси Y – консольный стержень к которому прикреплена затяжка передающая на стойку реакцию Fст. Расчетная длина lр консольного сжатого стержня равна:
где – коэффициент приведения расчетной длины;
lст – геометрическая длина стержня.
Требуемая площадь сечения стойки:
Принимаем трубу 45 с Aст=396 см2 и i=149 см.
Найдем гибкость стержня:
По табл.72 СНиП II-23-81 при λ=44 коэффициент продольного изгиба равен φ=089. Напряжение сжатия в стойке:
Определяем усилие самонапряжения в затяжке:
где I – момент инерции балки (I = 55962 см4);
Аз Аст – соответственно площади сечения затяжки и стоек шпренгеля.
Найдем безразмерный коэффициент:
Определим усилие самонапряжения в затяжке X на горизонтальном участке:
В наклонном участке затяжки сила самонапряжения:
Сила предварительного напряжения затяжки в наклонном участке:
Предварительное напряжение осуществляют разными способами например с помощью домкратов натягивают затяжки или раздвигают стойки шпренгеля или натягивают затяжку к вершине стойки шпренгеля; натягивают затяжку в местах стыка с помощью болтов и т.д.
А.А. Калинин. Методическое указание к курсовому проекту «Усиление стальных балок междуэтажного перекрытия» Волгоград 1987.
А.А Калинин «Обследование расчет и усиление зданий и сооружений» Волгоград 1998.
Гарагаш Б.А. Усиление строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. Волгоград 1986.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М. 1986.
СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М. 1995.
СНиП 2-23-81* «Стальные конструкции» Москва 1982.

чертеж.dwg

- внутрикартирный коридор
- лестничная плащадкая
Усиление фундамента М 1:20
Усиление балки подведением затяжки М 1:10
Усиление балки подведением шпренгелей М 1:10
Указания по усилению балки: Усиление затяжкой: 1. подготавливают поверхность нижнего пояса балки в местах опирания и просверливают в нем отверстия для крепления 2. устанавливают затяжки !!! 3. концы затяжки закрепляют приваркой шайбы к упорным планкам 4. выполняют напряжение затяжки тарированными динамометрическими ключами. При этом вначале создается напряжение конструкции усилием до 50% проектного значения и после 10-ти минутной выдержки с осмотром конструкции усиление напряжения доводится до 100% проектного. 5. покрывают затяжку антикоррозийным составом. Усиление шпренгелем: 1. подготавливают поверхность балки в местах примыкания шпренгельной конструкции 2. снижают нагрузки на балку 3. поднимают и устанавливают шпренгели в проектное положение 4. в узлах крепления шпренгельных элементов накладывают сварные швы в соответствии с проектом 5. покрывают антикоррозийным составом. Примечания: 1. Все работы по усилению необходимо проводить с помощью лестницы с люлькой. 2. Подъем элементов усиления проводят с помощью лебедки. 3. Металлические элементы конструкции соединены сваркой. Электроды Э 42 ГОСТ 9467-60. Толщина сварного шва 6 мм. 4. Все металлические конструкции защищены антикоррозийным покрытием двумя слоями на грунтовке. 5. Все конструкции соприкасающиеся с почвой
обрабатывают обмазкой за 2 раза горячим битумом по обработанной холодной мастикой с битумом поверхности.
Усиление фундамента: 1. отрывают фундамент захватками
не допуская выпирания. 2. открытую боковую поверхность старого фундамента очищают и промывают водой 3. пробивают отверстия в стене над фундаментными подушками для поперечных балок 4. поперечные балки заделывают в сену 5. грунты в полосе нового основания уплотняют
втрамбовывая в него щебень 6. устанавливают каркасы 7. монтируют щитовую опалубку 8. новую часть фундамента бетонируют с вибрированием 9. проводят гидроизоляцию фундаментов стен горячим битумом по грунтовке из холодного битума 10. пазухи котлована засыпают ранее вырытым грунтом и уплотняют его 11. выполняют отмостку.
Указания по усилению плиты: 1. 1.1 очищают бетонируемую поверхность 1.2 укладывают сетку на пластмассовые подкладки 1.3 увлажняют бетон 1.4 бетонируют слоем в 5 см с виброуплотнителем. 2. 2.1 прорезают продольные борозды над отверстиями в плите 2.2 очищают поверхность от мусора и обеспыливают ее 2.3 укладывают сетку и каркасы 2.4 увлажняют бетон 2.5 бетонируют слоем в 5 см с виброуплотнителем.
УСИЛЕНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ
Усиление плиты М 1:10
План этажа до перепланировки
План этажа после перепланировки
ГОСТ 8240-89 ст.3 ГОСТ 535-88
ГОСТ 5781-82 ст.3 ГОСТ 535-88
УСИЛЕНИЕ БАЛКИ ПОДВЕДЕНИЕМ ЗАТЯЖЕК
ГОСТ 8239-89 ст.3 ГОСТ 535-88
ГОСТ 3068-74 ст.3 ГОСТ 535-88
ГОСТ 103-76 ст.3 ГОСТ 535-88
УПОРНАЯ ПЛАСТИНА 170*160*10
ГОСТ 11371-78 ст.3 ГОСТ 535-88
АНКЕРНЫЙ СТАКАН ø120
УСИЛЕНИЕ БАЛКИ ШПРЕНГЕЛЕМ
ГОСТ 8732-78 ст.3 ГОСТ 535-88
ГОСТ 5927-70* ст.3 ГОСТ 535-88
ГОСТ 8509-72 ст.3 ГОСТ 535-88