Расчет железобетонной обоймы.

Для выполнения расчетов по определению остаточной несущей способности поврежденного простенка и усиливающей его обоймы, используем методику, приведенную в [4].

Для усиления используем железобетонную обойму. Железобетонная обойма представляет из себя следующее: по углам усиливаемого элемента устанавливаются продольные стержни стальной продольной арматуры, которые соединяются между собой поперечными стержнями. Расстояние между осями поперечных стержней (хомутов) должно быть не более 150 мм. Стальной арматурный каркас должен быть защищен от коррозии защитным слоем бетона, определяемым в соответствии с требованиями [9], приложения 14.

Расчет элементов каменных конструкций стен, усиленных железобетонной обоймой, при центральном сжатии производится по методике, изложенной в [4], по формуле:

 

N £

 

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

N – продольная сила от расчетной нагрузки;

A – площадь сечения усиливаемого элемента;

As’ – площадь сечения продольной арматуры железобетонной обоймы;

Ab – площадь сечения бетона обоймы, заключенного между хомутами и кладкой без учета защитного слоя;

Rsw – расчетное сопротивление поперечной арматуры обойм;

Rsc – расчетное сопротивление продольной сжатой арматуры;

R – расчетное сопротивление кладки сжатию;

j - коэффициент продольного изгиба;

mq = 1 при h > 30 см;

mk – коэффициент условий работы кладки, принимаемый по приложению 15;

mb - коэффициент условий работы бетона (mb =1 – при передаче нагрузки на обойму и наличии опоры снизу обоймы; mb =0,7 – при передаче нагрузки на обойму и отсутствии опоры снизу обоймы; mb =0,35 – без непосредственной передачи нагрузки на обойму);

m - процент армирования хомутами или поперечными планками

;

S – расстояние между осями хомутов железобетонных или штукатурных (S£15 см);

h, b – размеры сторон усиливаемого элемента.

 

РАСЧЕТ

(исходные данные принимаются согласно индивидуального задания):

Марка кирпича - М150.

М раствора – М75.

Сечение столба b´h = 640´710 мм.

Высота столба l = 1500 мм;

Коэффициент m_g=1;

Коэффициент m_b=1.

Усилие, действующее на простенок Nд=2000кН=2000000Н

 

1. Предварительно назначаем характеристики элементов железобетонной обоймы:

Толщина железобетонной обоймы t = 6 см;

Бетон класса В 15. Расчетное сопротивление R_b = 8,5 МПа;

Продольное армирование 8Æ10 А-400 (А_sc = 628 мм²). R_s = 355 МПа;

Поперечное армирование Æ6 А-240. Шаг хомутов 120 мм. R_sw = 300 МПа;

2. Гибкость элемента каменной кладки

λ=1500/640=2,34

3. По табл. 19 [5], или приложению 12 методических указаний. определяем

                                               φ = 1

4. По таблице 2 [5] или приложению 13 методических указаний. определяем расчетное сопротивление кладки

R = 1,9 Мпа

5. Определяем процент армирования

=0,16%

 

6. Коэффициенты

ψ = 1, η = 1

7. Коэффициент снижения несущей способности усиливаемого элемента принимаем по приложению 15

m k = 1

8. Площадь сечения обоймы

А_b = [2×640+2×(710+120)] ×60 = 183600 мм²

9. Площадь поперечного сечения кладки

A = 640 × 710 = 454400 мм²

10. Определяем несущую способность каменной кладки, усиленной стальной обоймой

1*8,5*183600+355*628

=3198521.6Н=3198,52кН

 

11. Выполняем проверку условия обеспечения несущей способности усиливаемого элемента.

3198,52кН>2000кН

 

При этом, для оптимизации технико-экономических параметров конструкции усиления, необходимо, чтобы разница между сравниваемыми параметрами была не более 10 %.

В результате расчетов получено, что N значительно больше Nд, то в целях оптимизации конструкции обоймы меняем характеристики материала обоймы (расчетное сопротивление, площади сечений, шаг поперечных планок и т.д. до минимально допустимых значений).

 

Толщина железобетонной обоймы t = 6 см;

Бетон класса 15. Расчетное сопротивление R_b =8,5 МПа;

Продольное армирование 6Æ10 А-300 (А_sc = 283 мм²). R_s = 270 МПа;

Поперечное армирование Æ6 А-240. Шаг хомутов 120 мм. R_sw = 170 МПа;

2. Гибкость элемента каменной кладки

 λ=1500/640=2,34

3. По табл. 19 [5], или приложению 12 методических указаний. определяем

                                               φ = 1

4. По таблице 2 [5] или приложению 13 методических указаний. определяем расчетное сопротивление кладки

R = 1,9 Мпа

5. Определяем процент армирования

=0,14%

 

6. Коэффициенты

ψ = 1, η = 1

7. Коэффициент снижения несущей способности усиливаемого элемента принимаем по приложению 15

m k = 1

8. Площадь сечения обоймы

А_b = [2×640+2×(710+120)] ×60 = 183600 мм²

9. Площадь поперечного сечения кладки

A = 640 × 710 = 454400 мм²

10. Определяем несущую способность каменной кладки, усиленной стальной обоймой

1*8,5*183600+270*283

=2186642Н=2186,64кН

 

11. Выполняем проверку условия обеспечения несущей способности усиливаемого элемента.

2186,64кН>2000кН

 

В результате расчетов получено, что N больше Nд, менее чем на 10%

 

12. Конструирование ж/б обоймы.

 

 

Рис. 2. схемы усиления столба железобетонной обоймой.