Расчет простенка.. Сбор нагрузки на простенок.. Расчет простенка.. Расчет металлической обоймы.

3. Расчет простенка.

Для проверки несущей способности выбираем простенок минимального поперечного сечения: 380х640мм в наружной стене. Марка кирпича 50, марка раствора 25.  по [3].

Простенок имеет среднюю степень повреждения. При обследовании выявлены следующие дефекты и повреждения:

- размораживание и выветривание кладки, отслоение облицовки на глубину до 25% толщины;

- вертикальные и косые трещины в несущих стенах и столбах на высоту не более 4 рядов кладки;

- наклоны и выпучивание стен и фундаментов в пределах этажа не более чем на 1/6 их толщины;

- образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами, разрывы или выдергивание отдельных стальных связей и анкеров крепления стен к колоннам и перекрытиям;

- вертикальные трещины на концах опор, пересекающие не более 2х рядов кладки;

- смещение плит перекрытий на опорах не более 1/5 глубины заделки, но не более 2см;

- огневое повреждение при пожаре кладки армированных или неармированных стен и столбов на глубину до 2 см.

 

3.1. Сбор нагрузки на простенок.

Полная нагрузка на простенок:

- от покрытия: ;

- от перекрытия: ;

- от стены:

Полная нагрузка на простенок:

 

Расчетный изгибающий момент:

, кНм

3.2. Расчет простенка.

Расчет прочности выполняется для простенка первого этажа. Расчетные сечения принимаем на уровне верха и низа оконного проема. Продольные усилия в расчетных сечениях можно определять по методу грузовых площадей. Расчетная схема продольной стены представлена на рис. 10. Изгибающие моменты в расчетных сечениях показаны на рис.11.

 

 

Рис. 9. Ширина расчетной площади простенка.

 

 

 

Рис. 10. Расчетная схема продольной стены. Эпюра изгибающих моментов в простенках здания (в долях от М).

 

Рис. 11. Величина моментов в сечениях первого этажа.

Расчетную высоту стены при определении коэффициента продольного изгиба принимают как для конструкции с частично защемленными опорными сечениями:

, где Н – расстояние по высоте в свету.

1. Находим эксцентриситеты е₀₁ и е₀₂

        

;

2.

3. Определяем площадь сечения простенка

4. Вычисляем радиус инерции сечения в плоскости действия момента:

 

5. Определяем гибкость.

=> φ=0,802 при α=1000

6. Определяем коэффициент m_g. При толщине стены более 30 см m_g=1.

7. Определяем расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатой грани сечения.

         

8. Вычисляем коэффициент ω, учитывающий местный характер действия внецентренной нагрузки.

9. Определяем площадь сжатой части расчетного сечения А_с.

10.  Определяем величины минимальных радиусов инерции сжатой части сечений простенка.

 

 

11. Определяем гибкость сжатой части сечения простенка в пределах однозначной эпюры моментов:

              

12.  Определяем коэффициент продольного изгиба сжатой части φ_с и приведенные коэффициенты φ.

φ_с1=1 φ_с2=1     

 

13. Вычисляем требуемое расчетное сопротивление кладки.

Прочность простенка, выполненного из кирпича марки 50 на растворе марки 25, не обеспечена. Следовательно, выполняем усиление кирпичной кладки металлической обоймой.

 

 

Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, устанавливаемых по углам усиливаемого элемента, и хомутов из полосовой стали или круглых стержней, приваренных к уголкам. Расстояние между хомутами должно быть не более меньшего размера сечения и не более 500мм. С целью вовлечения вертикальных уголков в работу сразу же после установки их делают предварительно напряженными. Для этого уголки объединены парами, посередине длин за счет надреза имеют перегибы. Предварительное напряжение в уголках создается взаимным стягиванием ломанных пар между собой. Выпрямляясь, уголки воспринимают часть вертикальных нагрузок и разгружают простенок. Стальная обойма должна быть защищена от коррозии слоем цементного раствора толщиной 25…30мм. Для надежного сцепления раствора стальные уголки и хомуты закрывают металлической сеткой.

 

Рис. 12. Усиление металлической обоймой (1-усиливаемый столб, 2–уголки обоймы,3-поперечные планки, 4-штукатурка цементно-песчаным раствором толщиной 25-30мм).

Расчет кирпичных простенков, усиленных металлическими обоймами, при центральном и внецентренном сжатии с малыми эксцентриситетами производят по формуле:

где N- продольная сила;

А- площадь сечения усиливаемой кладки;

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

 - расчетное сопротивление поперечной арматуры обоймы;

 - расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;

 - коэффициент продольного изгиба (α принять как для неусиленной кладки);

 - коэффициент, учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки;

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

где b,h – размеры сторон усиливаемого элемента; S – расстояние между поперечными связями.

Принимаем для обоймы сталь А240, вертикальные уголки, по конструктивным соображениям, - 4 50х50х5 ( ; ).

Условие обеспечения несущей способности:

Преобразуем формулу, получаем:

;

значение отрицательное, значит несущей способности уголков и кладки достаточно, а поперечные планки устанавливаются конструктивно. Примем расстояние между осями поперечных хомутов обоймы 300 мм и определим их сечение из условия:

%

По формуле:

;

;

см² .

Принимаем в качестве поперечных хомутов полоску сечением 30 х 5 мм с

см²

 

 

Рис. 13. Усиление кирпичного простенка металлической обоймой.