Файвусович А.С., Матвеев В.П., Черных О.А.

Файвусович А.С., Матвеев В.П., Черных О.А.

 

 

Цель настоящих методических рекомендаций заключается в развитии навыков и умения студентов самостоятельно решать задачи, связанные с выбором и обоснованием принципиальных схем усиления каменных и армокаменных конструкций при необходимости приведения их в исправное состояние или при реконструкции, когда возникает необходимость в изменении объемно-планировочных решений.

В качестве учебных приведены реальные примеры усиления конструкций и расчетов, различной степени сложности, выполненные авторами в “Научно-исследовательском и проектном институте реконструкции зданий и сооружений”.

Подбор примеров выполнен таким образом, чтобы студенты по мере усвоения материалов имели возможность выполнять часть работ самостоятельно и быть подготовленным к практической деятельности после окончания университета.

 

Авторы методических указаний:

доктор техн. наук, проф. Файвусович А.С.

зав. кафедрой стр. констр., канд. техн. наук, доцент

Матвеев В.П.

кандидат техн. наук, доцент ДГМИ Черных О.А.

 

Рецензент:

доктор техн. наук, профессор Левин В.М.

Издается по решению Ученого совета факультета

сельскохозяйственного строительства ЛНАУ

(Протокол №8 от 25.04. 2002г.)

Оглавление

1.	Общие положения
2.	Оценка несущей способности каменных и армокаменных конструкций
	2.1. Определение прочностных характеристик кладки
	2.2. Определение величин действующих нагрузок
	2.3. Оценка технического состояния каменных и армокаменных конструкций
3.	Основные положения по конструированию и расчету усиления
	3.1. Основные конструктивные схемы усиления
	3.2. Расчет конструкций усиления
4.	Общие положения по производству работ
5.	Примеры расчета усиленных конструкций
	Литература

Общие положения

Работы по оценке технического состояния и проектированию усиления выполняются в общем случае в следующей последовательности:

- обследование, выполнение поверочных расчетов конструкций и отдельных узлов (элементов);

- анализ результатов расчета;

- оценка технического состояния и рекомендации по выбору принципиальных схем усиления;

- составление заключения.

На первых этапах обследования в случае необходимости разрабатываются страховочные мероприятия: установка разгружающих конструкций, снятие временных нагрузок, ограждение аварийных участков.

Указанные материалы являются исходными для разработки проекта усиления.

Усиление каменных и армокаменных конструкций выполняется в соответствии с техническим заданием, утвержденным заказчиком, в котором определяется задача проекта (аварийное закрепление конструкций, восстановление или увеличение несущей способности и т.д.) и дополнительные требования (геометрические характеристики, размеры проемов, материалы усиливаемых конструкций и т.п.).

Все исходные материалы для разработки проекта усиления должны содержаться в «Заключении о техническом состоянии строительных конструкций здания (сооружения)», разработанном специализированной проектной или научно - исследовательской организацией. Обследование конструкций выполняется в соответствии с указаниями [12].

В настоящих указаниях приведен требуемый (уточняемый при решении каждой конкретной задачи) перечень исходных данных и показаны приемы их использования.

Исходными данными для разработки проекта усиления являются:

· чертежи конструкций (проектные материалы, обмерные чертежи);

· данные о прочностных характеристиках материалов конструкции;

· данные о нагрузках и воздействиях (фактических и проектных), предусматриваемых проектом реконструкции здания (сооруже­ния);

· данные и дефектах и повреждениях конструкций (дефекты кладки, увеличенная толщина горизонтальных или незаполненность вертикальных швов, отсутствие армирования или перевязки в примыканиях или пересечениях стен, силовые и другие виды трещин и т.п.);

· геометрическое положение и геометрические размеры конструкций (отклонение от вертикали в направлении главных осей, выпучивание стен и т.д.);

· глубины площадок опирания несущих конструкций;

· данные о повреждениях или отсутствии анкеров и связей, обеспечивающих жесткость дисков перекрытий.

Выбор конструктивной схемы усиления конструкций осуществляется на основе анализа напряженно деформированного состояния элементов конструкций здания или сооружения с учетом приводимых ниже данных:

· необходимой степени увеличения несущей способности;

· фактической несущей способности конструкции, подлежащей усилению, с учетом всех имеющихся дефектов и повреждений;

· требуемой продолжительности выполнения работ;

· технической оснащенности и возможностей подрядной организации;

· технико-экономической эффективности выбранного варианта на основе укрупненных показателей (расхода материалов по каждому из вариантов и осредненной стоимости 1т (1м³) конструкций в деле.

 

Армокаменных конструкций

Расчет конструкций усиления

Расчеты по усилению каменных и армокаменных элементов необходимо проводить по фактической прочности всех участвующих в работе материалов несущего остова (кирпича, раствора, бетона и стали) в растянутой и сжатой зонах. При этом следует учитывать все факторы, снижающие прочностные и жесткостные характеристики стен (трещины, местные дефекты, отклонение стен от вертикали, эксцентриситеты нагрузок в плоскости и из плоскости стен, нарушение связей между несущими конструкциями, смещение плит покрытий, перемычек, прогонов, стропильных конструкций).

Конструктивные формы и варианты усиления должны соответствовать рациональному и архитектурно-эстетическому расположению всех дополнительных элементов на деформированном несущем остове из условий максимального расчетного использования по прочности и жесткости его габаритов, расчетных сечений, опорных зон и связей.

При этом дополнительные элементы усиления следует вовлекать в совместную работу со стенами с учетом минимальной концентрации напряжений в местах взаимодействия.

Все дополнительные элементы усиления должны соответствовать состоянию долговечной эксплуатации по условиям защиты от коррозии по СНиП 2.03.11.

Расчетное сопротивление кладки принимается в соответствии с п.п. 3.1 - 3.18 СНиП II-22 на основании заключения о техническом состоянии строительных конструкций объекта.

Начальный модуль деформации кладки Е_ms,_о принимается в соответствии с п. 3.20 СНиП II-22.

Модуль деформации кладки Е_ms определяется в зависимости от величины действующей нагрузки

Е_ms = E_ms, _о(1 - N_sе /(1,1 R_u A_ms)), (1)

где: N_sе - расчетная нагрузка, Н,
R_u - временное сопротивление сжатию кладки,
A_ms - площадь сечения кладки.

Деформации ползучести каменной кладки необходимо учитывать при ее возрасте до 5 лет согласно п.п. 3.23 - 3.24 СНиП II-22.

Значения смещений, выпучиваний стен или наружных слоев, крены должны приниматься по данным инструментальных измерений, а в случае продолжающейся осадки по данным прогнозируемых осадок.

Расчетные длины стен, простенков, столбов определяются с учетом их закрепления с перекрытиями, поперечными стенами или каркасом здания. Точками закрепления считаются имеющиеся связи, при этом учитывается разделение стен трещинами на рассматриваемом участке на отдельные отсеки и техническое состояние связей.

При проверочных расчетах многослойных стен с гибкими или жесткими связями должно учитываться фактическое состояние связей (жестких или гибких) и отклонение от вертикальности отдельных слоев.

Геометрические размеры сечений стен, простенков, столбов, глубина повреждений, борозд должны назначаться по данным обмерных чертежей.

Расчетные схемы составляются с учетом совместного деформирования основания и сооружения, пространственного характера работы элементов. Элементы усиления рассчитываются на воздействие перерезывающих сил, возникающих в стенах от влияния неравномерных перемещений основания.

При упругой расчетной модели здания жесткость элементов каменных конструкций назначается с учетом модуля деформации кладки Е_ms.

Поверочные расчеты каменных и армокаменных конструкций зданий и сооружений необходимо проводить в соответствии с требованиями СНиП II-22.

Расчет усиления каменных конструкций с включением в работу дополнительных слоев следует производить по правилам расчета многослойных стен с учетом неполного использования прочности новых слоев при их совместной работе за счет ползучести кладки.

При заделке в кирпичные стены железобетонных балок и плит перекрытий кроме расчета на внецентренное и местное сжатие сечения кладки, расположенного под концом железобетонного элемента, должен производиться расчет на осевое сжатие опорного узла железобетонной конструкции.

Должна быть также проверена несущая способность горизонтального сечения пересекающего ребра пустотелой плиты перекрытия.

При передаче на обрез плиты усилий от обойм - стоек проверяется прочность по перерезывающей силе и, в случае необходимости, пустоты на приопорных участках должны быть заполнены бетоном, прочность которого должна быть на ступень выше прочности плиты.

При наличии трещин в крайних клинчатых и арочных перемычках определяется прочность пяты на срез, а также прочность углового простенка (при отсутствии затяжки) на внецентренное сжатие в плоскости стены от совместного действия распора и вертикальной продольной силы. Если прочность пяты на срез или углового простенка на внецентренное сжатие недостаточна, для восприятия распора в арочных перемычках должны быть установлены затяжки.

В зданиях со сводчатыми кирпичными перекрытиями по металлическим балкам при отсутствии затяжек в крайних пролетах, расчет стен, примыкающих к несущим балкам, следует выполнять с учетом величины распора, создаваемого сводиками. При наличии сосредоточенных нагрузок в пределах отдельного свода следует учитывать разность распорных усилий в смежных пролетах. Как правило, для восприятия подобных усилий следует предусматривать устройство затяжек, устанавливаемых с шагом 1,5 - 2,0м и закрепляемых к металлическим балкам перекрытия в крайних сводиках (рис. 1).

Расчет конструкций из кирпичной кладки, усиленной ненапрягаемыми металлическими обоймами, при центральном и внецентренном сжатии при эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения, производится по формулам (рис. 15а):

N£y([(m_qm_kR + ()A _ms+ R_scA_s¹ ]; (2)

при железобетонной обойме (рис.15б)

N£y([ (m_qm_kR + ()A_ms +m_bR_bA_b + R_scA_s¹]; (3)

при армированной растворной обойме (рис.15в)

N£yj(m_qm_kR + h )A _ms. (4)

Рис. 15. Схема усиления кирпичных столбов обоймами.

а – металлической; б – железобетонной; в – армированной штукатуркой.

1 – планка; 2 – уголок; 3 – стержни; 4 – хомуты; 5 – бетон;
6 – штукатурка.

Коэффициенты ψ и η (принимаются при центральном сжатии y= 1 и h= 1: при внецентренном сжатии (по аналогии с внецентренно сжатыми элементами с сетчатым армированием):

y=1 - ; (5)

h= 1 - (6)

В формулах (2 - 6):

N - продольная сила;

А_ms - площадь сечения усиливаемой кладки;

А_s - площадь сечения хомута или поперечной планки;

А_s¹ - площадь сечения продольных уголков стальной обоймы или продольной арматуры железобетонной обоймы;

А_b - площадь сечения бетона обоймы, заключенная между хомутами и кладкой (без учета защитного слоя);

R_sw - расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы (табл. 4);

R_sc - расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры (табл. 4);

j - коэффициент продольного изгиба (при определении φ значение упругой характеристики, a_ms принимается как для неусиленной кладки, см. п. 4.2 СНиП II-22);

m_q - коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки (см. п. 4.7 СНиП II-22);

m_к - коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным 1 для кладки без трещин, для кладки с трещинами - 0,7;

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:

m= 100 (7)

где: h и b - размеры сторон усиливаемого элемента (h - высота сечения в плоскости действия изгибающего момента);
s - расстояние между осями поперечных связей при стальных

обоймах (h ≥ b ≥ s, но не более 0,5м) или между хомутами при железобетонных и штукатурных обоймах (s ≤ 0,15м);

е_о - эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести сечения (см. п. 4.7 СНиП II-22).

 

Расчетные сопротивления арматуры, применяемой при устройстве обойм, принимаются по табл. 4.

Таблица 4.

Армирование	Расчетные сопротивления арматуры, МПа (кг/см^2)
	сталь класса А - 1/ А240	сталь класса А - II / А300, А - III / А400
Поперечная арматура	150 (1500)	190 (1900)
Продольная арматура без непосредственной передачи нагрузки на обойму	43 (430)	55 (550)
То же, при передаче нагрузки на обойму с одной стороны	130 (1300)	160 (1600)
То же, при передаче нагрузки с двух сторон	190 (1900)	240 (2400)

 

Несущая способность центрально - сжатых каменных столбов, усиленных предварительно напрягаемыми металлическими навесными обоймами составляет (см. рис. 2):

N = N_sе + m_q jDN_ms, (8)

тоже, обоймами - стойками

N = N_sе + m_q j(DN_ms + n N_s2), (9)

где: m_q - коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки;
DN_ms - приращение несущей способности усиленного каменного столба;

 

n - число продольных металлических уголков с несущей способностью N_s2;

DN_ms = A_ms R₁,_t/µ^*, (10)

(10а)

(10б)

где: R₁,_t - минимальная прочность кирпича наружной версты при изгибе;
µ* - коэффициент поперечных деформаций Пуассона с учетом пластических деформаций кладки от действующей на стадии усиления нагрузки (допускается принимать в интервале 0,35... 0,50).

N_s2 = j_s2 А_s2 R_s2 ¡_с2, (11)

где: j_s2 - коэффициент продольного изгиба уголка с расчетной длиной, равной шагу поперечных хомутов;
А_s2 - площадь поперечного сечения уголка ;
R_s2 - расчетное сопротивление стали уголка по пределу текучести;
¡_с2 - коэффициент условий работы уголка (см. р. 4 СНиП II-23).

Поперечные хомуты устанавливаются из условия прочности

s_s1 = N_o1/A_{s1 +}aDN_ms µ^*/А_ms£R_s1 ¡_c1, (12)

где:

a= S H Е_s/(S H E_ms,0 + 2 A_s1 Е_s (1 - µ^*)), (13)

N_o1 - расчетное усилие предварительного напряжения поперечных хомутов;

А_s1 - площадь поперечного сечения хомутов;

R_s1 - расчетное сопротивление стали по пределу текучести;

 

¡_с1 - коэффициент условий работы поперечных хомутов(см. р. 4 СНиП II-23);

S - шаг поперечных хомутов;

Н - высота поперечного сечения каменного столба;

Е_s - модуль упругости стали.

Шаг хомутов принимается из условий

S£B; S£0,5; S£40 i_s, (14)

где: В - ширина поперечного сечения каменного столба;
i_s - радиус инерции металлического уголка обоймы.

Максимальное значение усилия предварительного напряжения поперечных хомутов определяется из условия отсутствия вертикальных деформаций растяжения каменной кладки:

N_o1, _max £S (b -- t) N_s1 /(2 А_ms µ^*), (15)

где: b и t - ширина и толщина полки металлического уголка;

Минимальное значение усилия предварительного напряжения поперечных хомутов принимается из условия обеспечения совместной работы каменной кладки и металлической обоймы:

N_o1, _min > A_s1 (s₁ + s₂ + s₃), (16)

где: s₁ - потери от усадки раствора между обоймой и кладкой (допускается принимать s₁ = 30 МПа);
s₂ - потери от релаксации напряжений (s₂ > 0), МПа;

s₂ = (0,1 N_{о1 ­}/А _s1) - 20; (17)

s₃ - потери от деформаций обжатия кладки по поверхности трещин и раствора между уголками обоймы и кладкой, МПа. При механическом способе натяжения потери напряжений s₃ не учитываются.

Величина усилия предварительного напряжения металлических уголков N₀₂ обоймы - стойки принимается из условий:

N₀₂ ³0.01 МН; N₀₂ £N_sе/n; N₀₂£N_s2. (18)

Предварительное напряжение элементов обоймы - стойки необходимо осуществлять по одной из трех схем в зависимости от деформативности каменной кладки и металлических уголков:

1) При условии e_ms > e_s2 в первую очередь выполняется предварительное напряжение поперечных хомутов, где:

e_ms = DN_ms/(A_ms Е_ms,_о), (19)

e_s2 = (N_s2 - N_o2)/(A_s2 E_s); (20)

Металлические уголки включаются в работу при нагрузке

N = N_sе + DN_sе - DN_sе,₁, (21)

где:

DN_sе,1 = (N_s2 - N_o2) (A_ms Е_ms,_о + n A_s2 E_s)/(А_s2 Е_s) (22)

2) При условии e_ms < e_s2 в первую очередь выполняется предварительное напряжение металлических уголков.

Поперечные хомуты включаются в работу при нагрузке

N = N_sе+ DN_sе - DN_sе,₂, (23)

где:

DN_sе,₂ = DN_ms (А_ms Е_ms,_о + n А_s2 Е_s) /(А_ms Е_ms,_о) (24)

3) При условии e_ms = e_s2 поперечные хомуты и металлические уголки включаются в работу одновременно.

Площадь поперечного сечения предварительно - напряженных тяжей А_s определяется из условия прочности кладки на срез

А_s = 0,2 R_cp L h/(R_s ¡_с), (25)

где: R_cp - расчетное сопротивление срезу кладки по неперевязанному сечению;
L - длина стены;
h - толщина стены;
R_s - расчетное сопротивление стали по пределу текучести;
¡_с - коэффициент условий работы (при создании предварительного напряжения механическим путем с контролем усилий ¡_с = 0,85, электротермическим с контролем удлинений 0,75);

Включение тяжей в работу необходимо производить при достижении цементно-песчаным раствором 50% прочности после зачеканки трещин.

Усилие предварительного напряжения тяжей N_o принимается равным

N_o = 0,5 А_s R_s ¡_с. (26)

Общие положения по производству работ

 

Работы по ремонту и усилению должны выполняться в соответствии с ППР под руководством квалифицированных специалистов, имеющих практический опыт работ в указанной области. Работы следует выполнять при авторском надзоре проектной, а в отдельных и организации, проводившей обследование.

В обязательном порядке должны быть дополнительно освидетельствованы несущие конструкции, к которым доступ при обследовании был закрыт.

До начала работ должны быть удалены все временные (в т.ч. крановые) и часть постоянных нагрузок, если это предусмотрено проектом.

При разгружении простенков, пилястр, столбов, подлежащих разборке, передачу нагрузки на разгружающие устройства допускается производить при нагрузках до 250 кН клиньями, до 500 кН винтовыми устройствами, более 500 кН – гидравлическими домкратами. Во всех случаях следует обеспечивать плавную передачу нагрузок на разгружающие устройства с постоянным контролем состояния стоек и клиньев. Допускается передача нагрузки на разгружающие устройства посадкой путем разборки каменных конструкций. Разборку следует производить симметрично относительно оси конструкции во избежание образования дополнительных эксцентриситетов.

 

Разборку и перекладку простенков, столбов следует, как правило, вести поочередно. Для обеспечения плотного прилегания новой кладки к старой верх новой кладки не доводят до старой на 4-5см с последующей тщательной зачеканкой жестким цементным раствором М 100-150. Разгружающие устройства допускается демонтировать при прочности, указанной в проекте производства работ (но не ниже 50% проектной прочности).

Восстановление поверхностных слоев или облицовок следует производить в следующей последовательности:

- удалить разрушенные слои кладки;

- возвести новую кладку или облицовку.

Новая кладка должна возводиться с перевязкой со старой тычковыми рядами либо установкой гибких связей (анкеров). Веркальный шов между новой и старой кладкой должен быть плотно заполнен раствором.

Анкера (гибкие связи), соединяющие новую и старую кладку, должны быть заделаны в высверленные отверстия. Они должны быть тщательно заделаны жестким цементным раствором марки не ниже 100.

Залицовку трещин стен следует выполнять в следующей последовательности:

- разобрать кладку на глубину ½ кирпича (камня) и ширину не менее одного кирпича;

- произвести закладку штрабы новым кирпичом, обеспечивая перевязку со старым.

Все отверстия в кирпичных стенах и фундаментах для пропуска тяжей, анкеров следует сверлить, а в бутовых – пробивать. После установки тяжей зазор между стенками отверстия и тяжа должен быть заполнен раствором.

Устройство одно- или двусторонних наращиваний, обойм следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01. Поверхность кладки должна быть очищена и тщательно увлажнена (в зависимости от величины влагопоглощения камней).

Монтаж металлических конструкций усиления следует осуществлять в соответствии с требованиями СНиП 3.03.01.

Особое внимание следует уделить включению в работу конструкций усиления:

- при монтаже металлических обойм усиления уголки должны быть установлены на растворе;

- должно быть достигнуто плотное прилегание уголков, обеспечивающее эффективное включение поперечных хомутов в работу в навесных обоймах;

- включение в работу уголков обоймы достигается подклинкой или с помощью винтовых упоров;

- включение поперечных предварительно-напряженных хомутов в работу – закручиванием гаек горизонтальных тяжей.

Оштукатуривание открытых металлических конструкций по сетке выполняется после приемки работ по акту на скрытые работы.

Ремонт наружных поверхностей кладки из легкобетонных или ячеистых камней производится поризованными растворами плотностью до 1500 кг/м³ .

Разрушенная поверхность должна быть очищена, а на поверхности нанесены борозды или насечки. Обеспыленную и увлажненную поверхность огрунтовать дисперсией ПВА (50%) или латексом СКС-65ГП-Б, разведенными водой в соотношении 1:3.

Ремонт разрушенного поверхностного слоя следует производить поризованными составами:

- глубиной до 10мм – путем оштукатуривания без уплотнения и затирки для сохранения пористой структуры раствора;

- глубиной до 20мм – путем заливки раствора за щит опалубки;

- глубиной до 50-70мм – путем закрепления арматурной сетки и заливки раствора за щит.

Ремонт более глубоких повреждений рекомендуется выполнять перекладкой, используя мелкоразмерные легкобетонные камни.

Примеры расчета усиленных конструкций

Пример расчета № 1

Исходные данные

По материалам обследования установлено:

· кирпичные столбы имеют сечение ;

· кладка выполнена из кирпича марки М100 на растворе марки М50;

· кладка армирована сетками из , Вр-1 с ячейкой , равной 5,0´5,0 см через 2 ряда кладки по высоте ;

· расчетная нагрузка после реконструкции увеличивается до . Величина случайного эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести сечения из плоскости равна , расчетная длина столба ;

· в кладке имеются вертикальные трещины длиной до 0,3 м.

· нагрузка передается на обойму одной стороны.

2.
Расчет несущей способности столба

Рис 15. Схема установки металлических уголков

и приложения нагрузки

Расчетное сопротивление арматуры класса Вр-1 в армированной кладке согласно СНиП 2.03.01* для стали класса В-1 с учетом коэффициента равно:

.

Площадь поперечного сечения столба:

.

Поскольку , то расчетное сопротивление кладки должно быть умножено на коэффициент . Для установленных по материалам обследования марок кирпича и раствора по табл. 2 [2] .

Следовательно, .

Определяем фактический процент армирования кладки (ф-ла 28 [2]):

,

где - площадь сечения арматуры (для , В-1, ).

Расчетное сопротивление кладки столба при внецентренном сжатии по формуле (31) [2] равно для раствора М 50:

;

где - расчетное сопротивление армированной кладки при внецентренном сжатии;

.

.

Несущая способность столба прямоугольного сечения определяется по формуле (30) [2]:

,

где - учитывающий, наличие силовых трещин (табл. 1).

Определяем последовательно все коэффициенты, входящие в расчетную зависимость, согласно ф-ле (15) [2]:

;

где - коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего момента;
- коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, определяемый по ее фактической высоте , в плоскости действия изгибающего момента.

Упругая характеристика кладки с сетчатым армированием по ф-ле (4) равна:

.

По табл. 15 [2] упругая характеристика .

Временное сопротивление сжатию кладки по ф-ле (3) [2] равно:

;

где - коэффициент, принимаемый по табл. 14 [2]; .

.

где R_u – временное сопротивление сжатию кладки;

,

Для стали Вр-1 коэффициент k₁=0,6;

где - нормативное сопротивление арматуры, принимаемое с коэффициентом 0,6.

.

Для стали Вр-1 коэффициент К₁

.

Так как , то .

Для и по табл. 18 [2] .

В данном случае ; ; .

, при по табл.18 [2] ;

.

По табл. 19 [2];

;

.

Коэффициент, учитывающий снижение прочности по табл. 19 .

.

Следовательно, требуется усиление столба.

Выбираем способ усиления стальной обоймой с включением уголков обоймы в работу.

Согласно табл. 4 .

Конструктивно принимаем 4Ð 50´50´5 мм с площадью:

.

Определяем усилие, воспринимаемое наружными поперечными планками:

;

;

, ;

;

;

.

Шаг планок принимаем 0,30 м.

.

Принимаем планки сечением - 100×5 мм с площадью сечения .

Пример расчета №2

Исходные данные

В связи с реконструкцией квартиры 1-го этажа жилого пятиэтажного дома (типовая серия 1- 437) и размещением в ней магазина требуется вы­полнить устройство проема шириной 1,2 м в продольной внутренней стене. При этом между существующим проемом и вновь устраиваемым образуется простенок шириной (номинально) 1,4 м (рис. 16).

 

Рис. 16. Схема расположения проектируемого проема

 

На основе материалов обследования установлено:

· толщина стены составляет 380 мм;

· кладка выполнена из полнотелого глиняного кирпича марки М100 на растворе М50;

· в кладке имеются вертикальные силовые трещины, пересекающие до 4-х рядов кладки;

· вертикальные швы заполнены раствором некачественно ;

· в стене имеются наклонные трещины, вызванные неравномерной осадкой фундаментов;

· высота этажа (в осях) 3,0 м.

В соответствии с [2] расчетное сопротивление кладки R = 1,7 МПа с учетом имеющихся повреждений согласно табл. [1]

R = γ_f1 * γ_f2 *R=0.75*0.9* 1.5= 1.01 МПа

Нагрузки

Определяем нагрузку на 1 п/м стены. от собственного веса стены:

q_ст = 0.4*18*15*1.1 = 118.8 кН/м

Нагрузка от междуэтажного перекрытия (плиты перекрытий с деревянным полом) в пределах 1 - 4 этажей

q_п = 3*1.1*5.86+0.5*1.1*5,86 = 22,56 кН/м

Нагрузка от чердачного перекрытия (утеплитель из котельного шлака)

q_ч = 0.4*1.1*5.86+3*1.1*5.86 = 21.92 кН/м

Временная нагрузка на междуэтажные перекрытия

q_вр = 1.5*1.3*5.86 = 11.427 кН/м

Нагрузка на среднюю стену от крыши (со снегом)

q_кр = 34 кН/м

Суммарная нагрузка на 1 п/м внутренней стены 1-го этажа:

Q_р = 118.8 + (22.56 + 11.427)*4 + 21.92 + 34 = 310.67 кН/м

При устройстве проема c точностью разборки до 0,1 м на простенок шириной 1,3 м передается нагрузка с полосы (1,4 + 1,2 м). Тогда нагрузка на простенок составит:

Q_пр= 310.67*2.6/1.3 = 621.3 кН.

Пример расчета №3

 

Расчет несущей способности каменных столбов, усиленных
предварительно напрягаемыми металлическими обоймами

Исходные данные

Расчетная длина каменного столба , ширина сечения , высота сечения . Кирпич силикатный марки М200, наименьшая прочность при изгибе (см. приложение 2). Раствор цементно-песчаный марки М50. Расчетное сопротивление кладки сжатию (см. табл. 2). Ширина кирпича .

Эксплуатационная нагрузка на каменный столб составляет , а ожидаемое ее увеличение - .

Расчет

Гибкость каменного столба:

Коэффициент продольного изгиба согласно табл. 18 [2] при (см. табл. 15 [2]) равен 0.95. Коэффициент , учитывающий влияние длительной нагрузки, принимает значение 1.0, так как ширина сечения , тогда несущая способность каменного столба составляет следующую величину

Следовательно, необходимо выполнить усиление каменного столба.

Металлическую обойму принимаем из следующих материалов:

· поперечные хомуты из круглой горячекатаной стали по ГОСТ 2590-88 Ø20 мм с площадью сечения по резьбе М20 и с шагом ;

· стойки из стальных горячекатаных равнополочных уголков по ГОСТ 8509-86 L70х70х8 мм с площадью сечения , моментом инерции , минимальным радиусом инерции

Марка стали ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80 с расчетным сопротивлением по пределу текучести [10].