Проектирование усиления сжатых каменных конструкций

Лекция 4.

Проектирование усиления сжатых каменных конструкций. Расчеты несущей способности при усилении металлической, железобетонной, штукатурной обоймами. Конструирование обойм.

            Проектирование усиления сжатых каменных конструкций.

            Процесс проектирования усиления сжатых каменных конструкций состоит из следующих этапов:

- оценка необходимости усиления – расчет величины несущей способности не усиленной конструкции и ее сопоставление с действующими нагрузками;

- выбор способа усиления и предварительное назначение характеристик его элементов;

- определение несущей способности усиленной конструкции и, в случае необходимости, корректировка исходных параметров элементов усиления с последующим перерасчетом;

- конструирование и оформление проектной документации.

Расчеты несущей способности кирпичной кладки при усилении металлической, железобетонной, штукатурной обоймами.

Рекомендуемые материалы

На рис. 1 приведены принципиальные схемы обойм с указанием основных расчетных параметров.

            Расчет конструкций из каменной кладки, усиленной обоймами, при центральном и внецентренном сжатии при эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения, производится по формулам:

- стальная обойма ( рис. 1а )

                        N £ ;

- железобетонная обойма ( рис. 1б ). Толщина слоя монолитного бетона принимается из условия возможности проведения качественного бетонирования и составляет не менее 6-10 см.

N £ ;

Рис. 1. Расчетные схемы кирпичных простенков и столбов, усиленных обоймами.

а- металлическая обойма; б- железобетонная обойма; в- армированная штукатурная обойма; 1- усиливаемый элемент; 2-металлический уголок; 3- поперечные планки сечением 35´5 - 60´12 мм; 4- сварка; 5- арматурные стержни диаметром 5-12 мм; 6- хомуты диаметром 4-10 мм; 7- штукатурка ( раствор М50-М100 ); 8- мелкозернистый бетон В7,5-В15.

- армированная штукатурная обойма ( рис. 1в )

                        N £ ,

где      y = 1,   h = 1    при центральном сжатии,

            ,        при внецентренном сжатии;

            N – продольная сила от расчетной нагрузки;

            A – площадь сечения усиливаемого элемента;

            A_s’ – площадь сечения продольных уголков стальной обоймы или

продольная арматура железобетонной обоймы;

            A_b – площадь сечения бетона обоймы, заключенного между хомутами и

кладкой без учета защитного слоя;

            R_sw – расчетное сопротивление поперечных планок или поперечной

арматуры обойм;

            R_sc – расчетное сопротивление уголков или продольной сжатой арматуры;

            R – расчетное сопротивление кладки сжатию;

            j - коэффициент продольного изгиба;

            m_q = 1  при h > 30 см;

            m_k – коэффициент условий работы кладки, принимаемый равным

 m_k=1 – для кладки без повреждений; m_k=0,7 – для кладки с

трещинами;

            m_b - коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным

 m_b =1 – при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу

обоймы; m_b =0,7 – при передаче нагрузки на обойму и отсутствии

опоры снизу обоймы; m_b =0,35 – без непосредственной передачи

нагрузки на обойму;

            m - процент армирования хомутами или поперечными планками

                        ;

            S – расстояние между осями поперечных планок стальных обойм ( S£h, S£b, S£50 см ) или хомутов железобетонных или штукатурных (S£15 см );

            h, b – размеры сторон усиливаемого элемента.

            Конструирование обойм.

1. Шаг планок обоймы или хомутов сетки принимаются по расчету или в соответствии с конструктивными требованиями. Максимальный шаг планок обоймы принимается не более 500 мм и минимального сечения элемента. Минимальный диаметр и шаг стержней железобетонной обоймы или штукатурной рубашки принимается по минимальному проценту армирования – m_мин = 0,005. При этом шаг стержней не более 150 мм.

2. Плотность соединений обеспечивается установкой стальных опорных элементов на цементно-песчаный раствор марки не ниже М50. При устройстве железобетонных обойм и штукатурных рубашек необходимо готовить поверхность – обеспыливание, насечка, обработка адгезионными обмазками.

3. Сварные соединения выполнять соответствующими маркам стали элементов обойм электродами.

4. Нахлест стержней арматуры вязанных сеток принимается в соответствии с конструктивными требованиями к монолитным железобетонным конструкциям.

5. Передача нагрузок на усиляемые элементы производится по достижении бетоном или раствором усиления прочности не менее 80% проектной величины, если иное не оговорено в рабочем проекте.

Контрольные вопросы по материалам лекции №4