Расчет и проектирование усиления железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания

    

    

          a =E_s/E_n = (3.12)

    = 2*10⁵/30*10³ = 6.66 

           I_s = mbh₀(0,5h – а)² = (3.13)

     = 0.025*30*26*(0.5*30-4)² = 0.00236*10^-6 м⁴; 

     m = ₌ 19.36/30*26 = 0.025. 

     Условия 

     N_tot = 2332.98 ≤ 2104.5 кН 

не выполняется, необходимо усилить колонны. Усиления колонны производим с помощью  железобетонной обоймы.

     Назначаем бетон усиления класса В25 с R_b,ad = 14,5 МПа и арматуру А400 с R_sc = 355 МПа.

     Вычисляем толщину обоймы: 

           а_rin = a’_rin = h₀ =  (3.14)

     =0.26*14.5*10³/14.5*10³*(1-2104.5/2332.98) = 0.023м. 

     Принимаем толщину обоймы: 

     а_rin = a’_rin =30мм. 

     Приведенное расчетное сопротивление бетона после усиления сечения 

           R_b,red = =  (3.15)

     

     

     = (14.5*10³*0.09+14.5*10³*0.0396)/0.1296= 1.45МПа, 

     где A_tot = 0.36*0.36 = 0.1296 м²;

           А = 0.3*0.3 = 0.09 м²;

           А_ad = 0.1296 – 0.09  = 0,0396 м². 

     Площадь сечения дополнительной арматуры:

     

     

     _hj 

     Принимаем по два стержня диаметром 16 мм А400 с каждой стороны (рис.7) с площадью сечения, равной

     А_s,ad = А’_s,ad = 4.02 см².

     В качестве хомутов конструктивно  принимаем стержневую арматуру класса А400 диаметром 16 мм с шагом 300 мм.

     

 

     Рис. 7 Сечение колонны после усиления 
 
 
 

 

     

4 РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА 
 

     Нагрузка  на фундамент после реконструкции  N_tot = 2332.98 кН. Бетон тяжелый класса В15, R_b = 8.5 МПа, R_bt = 0.75 МПа. Размеры существующего фундамента приведены на рис. 8.

     

     Рис. 8 Усиливаемый фундамент 

     Подошва фундамента армирована арматурой класса А400, 8 стержней диаметром 20 мм, шаг 200 мм (A_s = 25.14см²).

     Усиление  фундамента выполняем увеличением  площади сечения подошвы.

     Находим площадь фундамента после реконструкции: 

           А_{f tot, тр} = g = (4.1)

     = 2332.98/(310-20*1.5) = 8.33м², 

     где  R₀ = 310 кН/м² – расчетное сопротивление грунта оснований под подошвой фундамента;

     

              g_m = 20 кН/м³ –объемный вес грунта.

     Рассчитываем  размеры подошвы фундамента: 

           a_f,tot = b_f,tot = А_{f tot, тр}^1/2 = 2.9м. (4.2) 

     Принимаем a_{f, tot} = b_{f, tot} = 3.0м, увеличив подошвы фундамента на 

     a_f,ad = b_f,ad = 3.0-2.3 = 0.7м;

     А_{f, tot} = 3.0*3.0 = 9.00м². 

     Определяем  изгибающие моменты в расчетных  сечениях фундамента после реконструкции: 

           М_1-1tot = 0.125p_tot(b_{f tot} – b₁)²a_{f tot} = (4.3)

     = 0.125*259.22*(3.0-0.8)²*3.0 = 470.5кН*м, 

           М_2-2tot = 0,125p_tot(b_{f tot} – b₂)²a_{f tot} =  (4.4)

     = 0.125*259.22*(3.0-0.475)²*3.0 = 613.6кН*м, 

           М_3-3tot = 0,125p_tot(b_{f tot} – h_tot)²a_{f tot} =  (4.5)

     = 0.125*259.22*(3.0-0.3)²*3.0= 708.64кН*м, 

     где  

           p_tot = N_tot/A_{f tot} =  (4.6)

     = 2332.98/9.00 = 259.22кН/м². 

     Требуемая площадь сечения рабочей арматуры после реконструкции при толщине защитного слоя бетона, равной а = 40 мм,

     

     

           А_s1,red = ₌  (4.7)

     = 470.5/0.9*355*10³*0.305 = 48.3*10^-4 м², 

           А_s2,red = ₌  (4.8)

     = 613.6/0.9*355*10³*0.605 = 31.7*10^-4 м², 

           А_s3,red = ₌  (4.9)

     = 708.64/0.9*355*10³*0.75 = 29.5*10^-4 м². 

     Площадь сечения дополнительной арматуры 

           A_s,ad = 48.3-25.14 = 23.16см². (4.10) 

     По  сортаменту принимаем четыре стержня диаметром 28 мм класса А400 (A_s,ad =24.64см²) по два стержня с каждой стороны и армируем фундамент сеткой С-1 (рис. 9).

     Проверяем выполнение условия продавливаемости фундамента по формуле

           m = 0,86 ≤ 1,0. (4.11) 

     Определяем  предельное усилие, которое воспринимается бетоном: 

           N_b,ult = R_btA_b,tot =  (4.12)

     = 0.75*10³*3.6 = 1930кН; 

           A_b,tot = u*H₀ =  (4.13)

     = 6.0*0.6 = 3.6м;

     

     

           u = 2*(l_x + l_y) =  (4.14)

     = 2*(1.5+1.5) = 6м; 

     где A_b,tot – площадь прямоугольника продавливания,

           u – периметр прямоугольника продавливания.

     Условия прочности удовлетворяются, прочность  фундамента на продавливание достаточна. 

     

 

     Рис. 9 Усиление фундамента 
 
 

 

    

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 

    1 ГОСТ 21.1101-92. СПДС. «Основные требования  к рабочей документации». 1993г.

    2 ГОСТ 21.1501-92. СПДС. «Правила выполнения  архитектурно-рабочих чертежей». 1993г.

    3 СНиП 52-01-2003. «Бетонные и железобетонные конструкции». 2004г.

    4 СП 52-101-2003. «бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры». 2004г.

    5 СНиП 2.01.07-85*. «Металлические конструкции». 1986г.

    6 Пиреев Ю. С. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технические вопросы реконструкции зданий и сооружений»: «Расчет и проектирование усиления железобетонных конструкций многоэтажного каркасного здания». Белгород, 2008г.