Реконструкция зданий и сооружений (2)

Курсовая работа

ФГОУ ВПО Костромская ГСХА, Кафедра строительных конструкций, Курсовая работа

По дисциплине: Реконструкция зданий и сооружений

Выполнил: студент АСФ 341

Груздев Д.Е.

Принял: Негорюхин А.Б.

Кострома 2006г.

ЗАДАЧА №1.

Определение несущей способности изгибаемого железобетонного элемента прямоугольной формы, усиленного двусторонним наращиванием сечения.

Расчет усиленного изгибаемого элемента.

Дано: размеры сечения b = 300 мм, h = 600 мм, бетон усиливаемого элемента класса В20 (R b = 11.5 МПа), высота наращивания x2 = 150 мм; бетон усиления класса В30 (Rb = 17 МПа); ho = 420 мм, a = a ¢ = 25 мм; арматура усиливаемого элемента класса АIII (Rs = 365 МПа), A¢s = 226 мм2 (2Æ12); As = 1256 мм2 (4Æ20); арматура усиливающего элемента класса АIII (Rs,ad = 365 МПа);

A

  • s, ad = 804 мм2 (4Æ16);
  • As, ad = 1256 мм2 (4Æ20).

    ( Рис. 1 ).

Задача  1

Усиление осуществлялось без разгружения усиливаемого элемента. Предварительная нагрузка превышала 65% от разрушающей, следовательно, γ sr1 = γbr1 = 0.8/

Требуется определить прочность элемента после усиления.

Расчет . Определяем центр тяжести арматуры:

A s, red = As + Rs, ad × As, ad / Rs = 1256+1256 = 2512 мм2

A

  • s, red = A¢s + Rsс, ad × A¢s, ad / R = 226 + 804 = 1030 мм2

а red

= 365×1256×(575 — 420)/(365×1256 + 365×1256) = 77,5 мм

Определяем расстояние от сжатой грани усиленного элемента до общего центра тяжести:

h o, red = ho + аred

Относительная высота сжатой зоны бетона

x = (R s ×As, red — Rsс ×A¢s, red )/Rb ×b×ho, red = (365×2512-365×1030)/11,5×300×497.5 =0,315.

По формуле (25) СНиП 2.03.01-84*

x R = w/[1+ssR /ss,u ×(1-w/1,1)] = 0,758/[1+292/400×(1-0,758/1,1)] = 0,618

5 стр., 2358 слов

Бетон. Общие сведения и особенности

... коэффициентами, охватывающими совокупность характеристик прочности. Уменьшить начальные усадочные напряжения в бетоне можно конструктивными мерами - армированием элементов и устройством усадочных швов в конструкциях, а также технологическими ...

w — деформативная характеристика бетона w = a-0,008×R b = 0,85-0,008×11,5 = 0,758

a — зависит от вида бетона; a=0,85 – для тяжёлого бетона.

s sR – условное напряжение в арматуре.

s sR = Rs = 292 МПа; для арматуры АI – АIII.

s s,u = предельное напряжение в арматуре.

s s,u = 400 МПа

Проверяем условие: x£x R : 0,315 £ 0,618 – условие выполняется.

Определяем приведённое расчётное сопротивление бетона сжатой зоны по формуле:

R b,red = (Rb

(3450×х-517500+765000)/300×х = (3450×x+247500)/300×x МПа,

где A b,tot = Ab + Ab,ad = 300×x; х=х12 ; Ab = b×x1 = 300×(x-x2 ) = 300×x-300×150 = 300×x-45000

A b, ad = b×x –Ab = 300×x — 300×x +45000 = 45000 мм2

Высотасжатойзоны

x = (R s

= (365×2512 — 365×1030)/ [(3450×x+247500)/300×x×300] =85,052 мм.

R b, red

Несущаяспособностьусиленногоэлемента

М £Rb,red × b × x × (ho,red – 0,5x) + Rs с × A ¢ s,red × (ho,ada ¢ ),

М £21194×0,3×0,0851×(0,4975 – 0,5×0,0851)+365000×1030×10-6 ×(0,575 – 0,025) =452,94кНм

ЗАДАЧА № 2.

Определение несущей способности внецентренно сжатого железобетонного элемента прямоугольной формы, усиленного двусторонним наращиванием сечения.

Расчет внецентренно сжатого сечения.

Дано: размеры сечения усиленного элемента b = 500 мм; h = 900 мм; бетон усиливаемого элемента В30 ( Rb =17 МПа); высота наращивания x 2 = 100 мм; бетон усиления класса В30 ( Rb =17 МПа); ho = 760 мм; ho , ad = 870 мм; a = a ¢ = 30 мм; арматура усиливаемого элемента класса A-IIIRs = Rs с = 365 МПа (3Æ18, As = A ¢ s = 7,63см2 ); арматура усиливающего элемента класса A-IIIRs , ad = Rs с, ad = 365 МПа; As , ad = 12,56 см2 (4Æ20), A ¢ s , ad = 9,42 см2 (3Æ20).

Внецентренная нагрузка на элемент N = 1100 кН; e = 1100 мм

4 стр., 1795 слов

Изгибаемые элементы

... изгибающего момента уравновешиваются внутренними усилиями в бетоне над вершиной наклонного сечения, а также в продольной и поперечной арматуре. Полагается, что: - в стадии разрушения элемента напряжение в бетоне сжатой ... расчетных нагрузок наносят ординаты момента, воспринимаемого нормальным сечением железобетонного элемента с тем количеством арматуры, которое доводится до опоры, не обрываясь. ...

Задача  2

Усиление элемента осуществлялось при первоначальном загружении превышающем 65% от разрушающей нагрузки, следовательно, коэффициент условий работы усиленной конструкции γ sr 1 = γ br 1 = 0.8.

A s, red , A

A s,red = As + Rs,ad

A ¢ s,red = A ¢ s + Rsс,ad × A ¢ s,ad / R ×γ sr1 = 7.63 + 365×9,42/365×0.8 = 19,405 см2

а red = Rs,ad

= 365×12,56×(87 — 76)/(365×7,63×0.8 + 365×12,56) = 7,40 см

Расстояние от сжатой грани усиленного элемента до общего центра тяжести растянутой арматуры

h o,red = ho +

Относительнаявысотасжатойзоны

x =(N+Rs × As,red -R × A ¢ s,red )/Rb × b × ho,red =(1.1+365×0.8 ×23,33-365×0.8 ×19,405)/17×0.8 ×50×74,4=0,023

Определяем

x R = w /[1+ s sR / s s , u × (1- w /1,1 )] = 0,741/[1+280/400×(1-0,741/1,1)] = 0,603,

w — деформативная характеристика бетона

w = a -0,008 × Rb = 0,85-0,008×17×0.8 = 0,741,

a =0,85 – для тяжёлого бетона,

s sR = Rs = 280 МПа,

s s,u = 400 МПа.

x £ x R .

Расчетное сопротивление бетона сжатой зоны усиленного элемента

R b,red = (Rb

(680×х-6800+8500)/50×х =(680× x +1700)/50×x МПа

A b,tot = Ab + Ab,ad

A b = b

A b,ad = b

Высотасжатойзоны

x = (N + R s

= (1.1+365×0.8×23,33 — 365×0.8×19,405)/ [(680× x +1700)/50×x ×50] = -0,81 см

х < 0 т.е. сжатой зоны в пределах элемента нет и Rb , red = Rb d .

Проверяем прочность усиленного элемента

N × e Rb , ad × b × x × ( ho , red – 0,5 x ) + Rs с × A ¢ s , red × ( ho , red a ¢ ) =

33 стр., 16347 слов

Проектирование производства работ по усилению фундамента здания

... 27 перестановки. 1.3 Общие принципы производства работ по усилению фундамента с помощью железобетонных обойм Укрепление кладки фундаментов железобетонными обоймами - наиболее эффективный способ ремонта ослабленных бутовых фундаментов, предотвращающий дальнейшее разрушение кладки и обеспечивающий снижение напряжения ...

= 0+365000×0.8 ×19,405×10 -4 ×(0,744 – 0,03) = 404,57 кНм <

1100 кН·1,1 = 1210 кНм, прочность сечения недостаточна.

ЗАДАЧА № 3.

Расчет усиления ленточного фундамента.

Расчет усиления ленточного фундамента.

Пусть ширина b существующего фундамента 130 см, расчетное сопротивление грунта R = 2.3 кг/см2 , шаг траверс 1.3 м. После усиления фундамент должен воспринимать нагрузку F = 450 кН/м.d , =25см

Поскольку фундамент ленточный рассчитываем участок фундамента длиной l = 100 см.

Требуемая ширина подошвы фундамента равна:

b 1 = F / l R = 45000/100∙2.3 = 195.7 =196см.

Ширина полос обетонировки d фундамента с каждой стороны:

d = 0.5( b 1 b ) = 0.5(196-130) = 33 см.

Нагрузка, воспринимаемая фундаментом от реактивного давления грунта s гр = R гр = 2.3 кг/см2 на ширину d =33cм и длину l =130 см равна:

F d

Эта нагрузка будет восприниматься каждой консолью траверсы и вызывать в ней изгибающий момент:

M d

Задача  3

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

Принимаем сечение траверсы из двух швеллеров. Требуемый момент сопротивления W тр равен:

W тр = Md / R = 843629 /2350 = 360 см3 ,

где R — расчетное сопротивление стали ВСт3пс, принятое по СНиП II-23-81*.Стальные конструкции

Принимаем траверсу из двух щвеллеров №22:

W x

Новые полосы фундамента шириной d работают как неразрезные железобетонные балки. Они воспринимают реактивное давление на грунт и опираются сверху в траверсы.

Расчетный момент в этих балках равен:

M = q гр l 2 / 12 = 75.9∙1302 /12 = 106893 кгсм = 1068.93 кНм,

где q гр = s гр d = 2.3∙33 = 75.9 кг/см.

h o

R s

А s = M /0.8 ho 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.

Задача  4 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).

7 стр., 3164 слов

Технико-экономическое сравнение вариантов усиления железобетонных ...

... первоначальную несущую способность усиливаемых конструкций [2,3,7,10]. Отдельно можно выделить способ усиления железобетонных конструкций с применение композитных материалов [12]. Он обладает рядом преимуществ, ... затяжек принимаем стержневую арматуру 2Ш18А500. Рис. 1. - Сечение элемента до и после усиления Приводим фактическую площадь сечения к площади рабочей арматуры балки класса А400. ...

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 f 1 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:

Задача  5 ,

Коэффициенты y и h при внецентренном сжатии:

Задача  6 ; ;

В формулах

N – продольная сила;

  • А – площадь сечения усиливаемой кладки;

A

А b – площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учета защитного слоя);

R sw – расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;

R sc – расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;

  • j – коэффициент продольного изгиба (при определении j значение a принимается как для неусиленной кладки);

m g – коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки, пп.[4.1, 4.7];

m k – коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 для кладки без повреждений и 0,7 – для кладки с трещинами;

m b – 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

Задача  7 , (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).

Задача  8

По п. [4.2, табл. 18] при l=5,2 и a=1000 j 1 »j=0,98; mg =1 принимаем согласно п. [4.7]; по п. [3.1, табл. 2] R=1,3 Мпа; mk =0,7.

13 стр., 6297 слов

Реферат усиление фундаментов

... и сейсмические воздействия и т.п.) Рис.1 Классификация причин усиления оснований и фундаментов Классификация причин, вызывающих необходимость усиления приведена на рисунке 1. Следует отметить, что в ... работ, естественно, может меняться или сокращаться в зависимости от вида сооружения, фундаменты которого требуют усиления. При разработке проекта в одну стадию (технорабочий проект или рабочие ...

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 R sc =55,0 Мпа и Rsw =190 Мпа.

По формуле

Задача  9 .

Согласно формуле

Задача  10 ;

Задача  11 ,

Задача  12

откуда m=0,48 %.

Принимаем расстояние между осями поперечных хомутов обоймы 48 см и определяем их сечение из условия Задача  13 %.

По формуле (4.4)

Задача  14 ;

Задача  15 ;

Задача  16 см2 .

Принимаем полосу сечением 40´8 мм; А s =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 = g нс + gпл = 70.7 + (2500∙0,06 + 1800∙0,02) = 256,7 кг/м2 » 2,57 кН/м2 .

Нормативная нагрузка на балку настила:

g н = (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 М 00 =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.

Задача  17

Новое положение центра тяжести:

y = Задача  18 см; yrc = 4.427см; yrp = 5.659см

Задача  19

Положение центров тяжести сжатой и растянутой зон для двутавра №18:

y 0 = Задача  20см;

y 0c = 9+0.04-2.2 = 6.84 см;

13 стр., 6489 слов

Реконструкция и усиление зданий

... реконструкций перекрытий гражданских зданий Методы усиления и восстановления перекрытий делятся на две группы: 1. Методы реконструкции перекрытий, ... балками, которые включаются в работу с помощью подклинки; шпренгельными конструкциями. Эффективным способом усиления продольных ребер плит по нормальным сечениям является установка дополнительных арматурных каркасов в швах ... отмостки и принимать меры к ...

y 0r = 9-0.04-2.2 = 6.76 см.

Определяем площади элементов сечения:

M] = [A oc yoc + Aop yop +б(Arc yrc + Arp yrp )]Ryo ∙gM ; Aoc = 0.5 ´ [Ao – б(Arc –Arp )] –

A rc = 9.96 см2 ;

A rp = 7.58 см2 ;

A oc = 0.5[23.4-0.96(9.96-7.58)] = 10.56 см2 ;

A rp = 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 М max Q = 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∙600 4 /(384∙2.06∙105 ∙3747) = 0.04 см.

Принимаем длину элементов усиления l r = 3.54+2∙0.2 = 3.94 м. Определяем сварочные деформации по формуле ¦w= [ aVlr (2 l lr ) å ni yi ]/(8 I ), . 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

s o1 = (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

s o2 = (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

s o3 = (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

s o4 = (7756∙10/3747)(9-2.2-3) = 79 МПа; x2 = 170/250 = 0.32; n2 =1.6; y2 = 0.9см.

= [ aVl r (2l – lr )

¦ 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.

4 стр., 1991 слов

Контрольная работа: Усиление плит перекрытий шпренгельной арматурой

... крепление ее на опорах и устройство связи с нижней гранью балки в пролете. Для усиления перекрытия в целом, т.е. всей системы балок, ... балками, которые включаются в работу с помощью подклинки; шпренгельными конструкциями. Эффективным способом усиления продольных ребер плит по нормальным сечениям является установка дополнительных арматурных каркасов в швах между плитами и бетонирование швов. ...

Следует усиливать сначала нижний пояс балок, а затем верхний.

Опирание второстепенной балки на главные осуществлялось в одном уровне с передачей опорной реакции Q max = 21.07∙3 =63.21 кН на ребра жесткости главной балки через односторонний сварной шов с фактическим катетом kf = 4 мм.

l w

N 0 £ Rwf g wf g c b f kf ( lw – Д)

Действительная несущая способность шва N ow =18∙1∙1∙0.7∙0.4∙19 = 95.6 кН <Qmax = 63.21 кН.