Реконструкция зданий и сооружений (стр. 2 из 2)
Задаем высоту фундамента 50 см и защитный слой бетона до рабочей арматуры 70 мм, арматуру Æ12A-III. Имеем рабочую высоту сечения балок ho= 50-7-0.5 = 42.5 см.
Требуемое сечение арматуры кл.A-III при Rs= 3750 кг/см2 ( по СНиП 2.03.01-84*):
Аs = M/0.8ho∙Rs = 106893/0.8∙42.5∙3750 = 0.84 см2.
По конструктивным соображениям при d³ 150 мм принимаем два каркаса с верхней и нижней арматурой из Æ10A-III, поперечные стержни арматуры из Æ8A-I с шагом 250 мм.
ЗАДАЧА № 4.
Расчет усиления кирпичного простенка металлическими обоймами.
Требуется запроектировать усиление простенка в существующем жилом доме. Кладка простенков выполнена из глиняного кирпича пластического формования марки 75 на растворе марки 50. Размер сечения простенка 51´129 см, высота 180 см; расчетная высота стены – 3,3 м. Кладка простенка выполнена с утолщенными швами низкого качества, в кладке имеются небольшие начальные трещины в отдельных кирпичах и вертикальных швах. Это свидетельствует о том, что напряжение в кладке достигло примерно 0,7Ru (временного сопротивления). На простенок действует вертикальное усилие, равное 800 кН (80 тc), приложенное с эксцентриситетом 6 см по отношению к толщине стены.Рис. 4. Схема усиления кирпичных столбов металлической обоймой.
1 – планка f1 сечением 40´8 мм; 2 – сварка
По архитектурным соображениям усиление кладки принимается посредством включения простенка в стальную обойму из уголков.
Необходимое увеличение несущей способности простенка за счет поперечной арматуры обоймы определяем из формулы:
,
Коэффициенты y и h при внецентренном сжатии:
; 
;
В формулах
N – продольная сила;
А – площадь сечения усиливаемой кладки;
A¢s – площадь сечения продольных уголков стальной обоймы или продольной арматуры железобетонной обоймы;
Аb – площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учета защитного слоя);
Rsw – расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;
Rsc – расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;
j – коэффициент продольного изгиба (при определении j значение a принимается как для неусиленной кладки);
mg – коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки, пп.[4.1, 4.7];
mk – коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 для кладки без повреждений и 0,7 – для кладки с трещинами;
mb – коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным 1 – при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы, 0,7 – при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы и 0,35 – без непосредственной передачи нагрузки на обойму;
m – процент армирования хомутами и поперечными планками, определяемый по формуле
, (4.4)
где h и b – размеры сторон усиливаемого элемента;
s – расстояние между осями поперечных связей при стальных обоймах (h ³ s £b, но не более 50 см) или между хомутами при железобетонных и штукатурных обоймах (s£15 см).
По п. [4.2, табл. 18] при l=5,2 и a=1000 j1»j=0,98; mg=1 принимаем согласно п. [4.7]; по п. [3.1, табл. 2] R=1,3 Мпа; mk=0,7.
Принимаем для обоймы сталь класса A-II. Вертикальная арматура обоймы (уголки) принимается по конструктивным соображениям 50´50 мм
А¢s=4×4,8=19,2см2.
По табл. 10 Rsc=55,0 Мпа и Rsw=190 Мпа.
По формуле
.
Согласно формуле
;
,
откуда m=0,48 %.
Принимаем расстояние между осями поперечных хомутов обоймы 48 см и определяем их сечение из условия 
%.
По формуле (4.4)
;
;
см2.
Принимаем полосу сечением 40´8 мм; Аs=3,2 см2; Ст A-I.
ЗАДАЧА №5.
Расчёт усиления металлической балки способом увеличения сечения.
Расчёт усиления металлической балки способом увеличения сечения.
Масса усиленного настила:
g = gнс + gпл = 70.7 + (2500∙0,06 + 1800∙0,02) = 256,7 кг/м2 » 2,57 кН/м2.
Нормативная нагрузка на балку настила:
gн = (12+2,57)1,2 = 17,48 кН/м = 0,175 кН/см.
Расчетная нагрузка на балку настила:
g = (12∙1.2 + 0,707∙1.05 + 1,86∙1,3) ∙1,2 = 21,07 кН/м = 0,211 кН/см.
Расчетный изгибающий момент (пролет балки 6 м):
М = 1,05∙21,07∙62/8 = 77,56 кН∙м = 7756 кН∙см (принято, что масса балок составит 5% от общей нагрузки).
Усиление балок производится способом увеличения сечения (Рис.5) как наиболее технологичным. Протяженность среднего участка балки с М ³ М0 (М0 =48,6 кН∙м на расстоянии 1,23м от опоры) составляет lM= 6 - 2∙1.23 = 3.54 м. Усиливаемые балки относятся к конструкциям группы 4, и, следовательно, расчет прочности можно производить по критерию РПД. Для усиления верхней зоны предполагаем ввести 2∟63´40´5, а нижней зоны – 2∟40´5из стали ВСт3пс6 ( по ГОСТ 380- 88) с Ryr = 240 МПа.
Новое положение центра тяжести:
y =
см; yrc = 4.427см; yrp = 5.659см 
Положение центров тяжести сжатой и растянутой зон для двутавра №18:
y0 =
см;y0c = 9+0.04-2.2 = 6.84 см;
y0r = 9-0.04-2.2 = 6.76 см.
Определяем площади элементов сечения:
M] = [Aocyoc + Aopyop+б(Arcyrc + Arpyrp)]Ryo∙gM; Aoc = 0.5 ´ [Ao – б(Arc –Arp)] –
Arc = 9.96 см2;
Arp = 7.58 см2;
Aoc = 0.5[23.4-0.96(9.96-7.58)] = 10.56 см2;
Arp = 0.5[23.4+0.96(9.96-7.58)]] = 12.84 см2; so = 48600/143 = 340 МПа; bo =217/250 = 0.87. gM = 0.95-0.2∙0.87(0.96-1) = 0.944;
По формуле (5.3)
[M] = [10.56∙6.76+12.84∙6.76+0.96(9.96∙4.427+7.58∙5.659)]25∙0.944 = 8704 кН∙см.
В сечении балки с МmaxQ = 0;тогда ct = 1; gc = 1; в сечении с Mx = Mo (x=1.23 м) Q = 21.07∙1.23 = 25.92 кН; t = 0,9∙25,92∙10/0,51∙18 = 25.41 МПа;Rso = 0.58∙255 = 134 МПа; t/ Rso = 25.41/134 = 0.18< 0.4; ct = 1.
Условие прочности балки:
M = 7756 < 8704∙1∙1 = 8704 кН∙м. Прочность обеспечена.
Проверка деформативности балок по формуле: ¦ = ¦0 + ¦w + ∆¦,
I = 1290+23.4∙2.22+2∙(5.35∙3.79∙6.762 )+2(12.3+4.98∙6.842) = 3747 см4;
¦o = 5∙0.0152∙6004/(384∙2.06∙105∙3747) = 0.03 см;
Δ¦ =5∙0.0175∙6004/(384∙2.06∙105∙3747) = 0.04 см.
Принимаем длину элементов усиления lr = 3.54+2∙0.2 = 3.94 м. Определяем сварочные деформации по формуле ¦w= [ aVlr(2l – lr)åniyi]/(8I),. Катет шва принимаем k¦ = 4 мм, сварку ведем сплошным швом. Тогда а = 1; V = 0.04∙0.42 = 0.006; u = 0.7.
Для верхних швов крепления уголков имеем
so1 = (7756∙10/3747)(9+2.2-1) = 211.1 МПа; x1 = 211,1/250 = 0.84; n1 = 3.7; y1 = 17.61 см.
Для нижних швов крепления уголка усиления имеем
so2 = (7756∙10/3747)(9+2.2-3) = 170 МПа; x2 = 170/250 = 0.68; n2 =2.6; y2 = 11.31см.
Для верхних швов крепления уголков имеем
so3 = (7756∙10/3747)(9-2.2-1) = 120.1 МПа; x1 = 120,1/250 = 0.48; n1 = 1.9; y1 = 4.4 см.
Для нижних швов крепления уголка усиления имеем
so4= (7756∙10/3747)(9-2.2-3) = 79 МПа; x2 = 170/250 = 0.32; n2 =1.6; y2 = 0.9см.
¦w= [ aVlr(2l – lr)åniyi]/(8I)
¦w = [1∙0.006∙394/(8∙3747)](2∙600-394)(3.7∙17.61+2.6∙11.31+1.9∙4.4+1.6·0.9) = 2.53 см
Окончательно получаем ¦ = 0,03+0,04+2,53 = 2,6 см.
Допустим, задано, что прогиб до 3,5 см не препятствует нормальной эксплуатации конкретного технологического оборудования, тогда можно считать условие (5.4) выполненным.
Следует усиливать сначала нижний пояс балок, а затем верхний.
Опирание второстепенной балки на главные осуществлялось в одном уровне с передачей опорной реакции Qmax = 21.07∙3 =63.21 кН на ребра жесткости главной балки через односторонний сварной шов с фактическим катетом kf = 4 мм.
Фактическая длина шва lw = 20 см. Применялись электроды типа Э42.
N0£Rwfgwfgcbfkf(lw – Д)
Действительная несущая способность шва Now =18∙1∙1∙0.7∙0.4∙19 = 95.6 кН <Qmax = 63.21 кН.