ID: 5096

Название работы: Расчет строительных конструкций в процессе реконструкции здания. Усиление здания

Категория: Курсовая

Предметная область: Архитектура, проектирование и строительство

Описание: Проектирование и расчет усиления кирпичного простенка Установление необходимости усиления кирпичного простенка Для установления необходимости усиления кирпичного простенка собираем нагрузки на кирпичный простенок на уровне окна первого э...

Язык: Русский

Дата добавления: 2012-12-03

Размер файла: 681.5 KB

Работу скачали: 120 чел.

1.  Проектирование и расчет усиления кирпичного простенка
   1.  Установление необходимости усиления кирпичного простенка

Для установления необходимости усиления кирпичного простенка собираем нагрузки на кирпичный простенок на уровне окна первого этажа здания до реконструкции (надстройка 2 этажей). Сбор нагрузок на кирпичный простенок приведен в таблице 1.

Таблица 1

Сбор нагрузок на кирпичный простенок

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка		Расчетная нагрузка
Постоянная:
1. собственный вес кирпичной кладки	(3·2,8·0,7)·(0,51+0,02)·18- -(2,8-2,3)·0,7·(0,51+0,02)·18= =68,4	1,1	75,24
2. нагрузка от междуэтажного перекрытия	4·2,75·6/2=33	1,2	39,6
3. нагрузка от пола	(4-1)·0,85·6/2=7,65	1,2	9,18
4. от утеплителя чердачного перекрытия	0,1·1,5·6/2=0,45	1,3	0,585
5. от плит покрытия	1,58·6/2=4,74	1,2	5,7
6. от цементной стяжки	0,4·6/2=1,2	1,3	1,56
7. гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида	0,12·6/2=0,36	1,3	0,47
8. гравийная защита	0,3·6/2=0,9	1,3	1,17
Всего:			133, 505
Временная:
1. снеговая	3,8	0,7	1,8·1·6/2= 5,4
2. временная нагрузка на междуэтажное перекрытие	3·2,2·6/2=19,8	1,3	25,74
Всего:			31,14
Итого:     164,645

Таким образом, суммарная расчетная нагрузка составляет .  Простенок имеет сечение 51×127см (см. рисунок 1). Расчетная схема простенка приведена на рисунке 2.

Усилие от действия нагрузки на кирпичный простенок первого этажа  составляет . В то же время на кирпичный

Рисунок 1. Простенок первого этажа

простенок действует сила  от суммарной нагрузки покрытия пола, перекрытия и временной нагрузки на междуэтажное перекрытие второго этажа , которая равна .

Рис.2 Расчетная схема простенка

Устанавливаем несущую способность элемента .

Определяем площадь сечения элемента  Площадь сечения сжатой зоны .

Высота сжатой зоны сечения .

Гибкости   коэффициент продольного изгиба для всего сечения и коэффициент продольного изгиба для сечения сжатой зоны простенка соответственно равны [1, табл.18], где  - упругая характеристика кладки (марка кирпича М75 и раствора М25), определяемая по [1, табл.15].

.

- коэффициент, учитывающий влияние длительности нагрузки (>30см).

<1,45.

, где расчетное сопротивление кладки , определяемое по [1, табл.].

Фактическая несущая способность  .

, где - коэффициент, снижающий

несущую способность кладки стен, столбов и простенков при повреждении кладки (волосяные трещины, пересекающие не более 4 рядов кладки).

, где - коэффициент безопасности, принимаемый 1,7 для неармированной кладки.

<, поэтому временное усиление простенка не требуется.

1.   Установление необходимости усиления кирпичного простенка после реконструкции

Для установления необходимости усиления кирпичного простенка  после реконструкции собираем нагрузки на кирпичный простенок на уровне верха окна первого этажа здания. Сбор нагрузок на кирпичный простенок приведен в таблице 2.

Таблица 2

Сбор нагрузок на кирпичный простенок после реконструкции

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка		Расчетная нагрузка
Постоянная:
1. собственный вес кирпичной кладки	(5·2,8·0,7)·(0,51+0,02)·18- -(2,8-2,3)·0,7·(0,51+0,02)·18= =111,447	1,1	122,6
2. нагрузка от утеплителя наружной стены	(5·2,8·0,7)·0,11·0,8=0,8624	1,3	1,12
3.нагрузка от междуэтажного перекрытия	6·2,75·6/2=49,5	1,2	59,4
4.нагрузка от пола	(6-1)·0,85·6/2=12,75	1,2	15,3
5 от утеплителя чердачного перекрытия	0,1·1,5·6/2=0,45	1,3	0,585
6.от веса стропильной системы	0,2×0,2·5+(0,2×0,1·5·6/2)/(0,906·1)+ +(0,2×0,1·5·6/2)/(0,906·1)=0,9	1,2	1,08
7.нагрузка от веса кровли	(0,008·7,85·6/2)/0,906=0,2	1,05	0,2
Всего:			200,285
Временная:
1. снеговая	3,8	0,7	1,8·1·6/2= 5,4
2. временная нагрузка на междуэтажное перекрытие	5·2,2·6/2=33	1,3	42,9
3. временная нагрузка на чердачное перекрытие	0,7·6/2=2,1	1,3	2,73
Всего:			51,03
Итого:			251,315

Усиление простенка не требуется в том случае, если выполняется условие

,

где - сила, действующая на кирпичный простенок,  - предельная несущая способность кирпичного простенка, - коэффициент, снижающий несущую способность кладки стен, столбов и простенков при повреждении кладки (волосяные трещины, пересекающие не более 4 рядов  кладки).

Определяем . Сила  от суммарной нагрузки покрытия пола, перекрытия и временной нагрузки на междуэтажное перекрытие второго этажа,

которая равна .

1.  

Рисунок 3. Простенок первого этажа

Высота сжатой зоны сечения .

Гибкости   коэффициент

продольного изгиба для всего сечения и коэффициент продольного изгиба для сечения сжатой зоны простенка соответственно равны [1, табл.18], где  - упругая характеристика кладки (марка кирпича М75 и раствора М25), определяемая по [1, табл.15].

.

- коэффициент, учитывающий влияние длительности нагрузки (>30см).

Коэффициент <1,45.

- расчетное сопротивление кирпичной кладки, принимаемое по [1, табл.].

Предельная несущая способность простенка

< ,  требуется усиление простенка.

1.  Расчет усиления простенка и назначение размеров

Усиление простенка производим с помощью стальной обоймы.

Расчет простенка, усиленного стальной обоймой производим по формуле

Коэффициент  

Коэффициент

Коэффициент , учитывающий влияние длительного воздействия нагрузки принимаем  (>30см).

Коэффициент условия работы кладки  принимаем для кладки с трещинами  .

Принимаем для обоймы сталь С245 с расчетными сопротивлениями  сжатию  и поперечной арматуры .  Вертикальную арматуру обоймы (уголки) устанавливаем по конструктивным соображениям.

Принимаем 4 ∟ 50×50×5 мм с .

Определяем коэффициент поперечного армирования  ,

,  стальные поперечные полосы ставим конструктивно, принимаем −35×6мм.

Конструктивное решение стальной обоймы см. графическую часть (лист1).

1.  Проектирование и расчет усиления плиты перекрытия

2.1Установление необходимости усиления плиты перекрытия

Устанавливаем необходимость усиления плиты перекрытия.

Рисунок 4. Фрагмент многопустотной плиты перекрытия

Исходные данные для расчета плиты:

Бетон плиты  В12,5: .

Арматура 6Ø10 A-IVт :  и .

Таблица 3

Сбор нагрузок на плиту перекрытия после реконструкции

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка		Расчетная нагрузка
Постоянная:
1. от собственного веса	2,75	1,2	3,3
2. от пола	0,85	1,2	1,02
Всего:	3,6		4,32
Временная:
1. на пол 1 этажа (по заданию)	4,6	1,3	5,98
Итого:	8,2		10,3

.

Рисунок 5. Расчетное сечение плиты перекрытия

Рисунок 6. Расчетная схема плиты перекрытия

.

Предельный момент, воспринимаемый арматурой, расположенной в растянутой зоне сечения плиты   .

<,  требуется усиление плиты перекрытия.

2.2 Определение толщины наращивания плиты, проверка прочности по нормальным сечениям

Усиление плиты производим наращиваем сверху бетоном того же класса, что и класс бетона плиты перекрытия (В12,5). Расчетное сечение усиливаемой плиты показано на рис. 7.

В зону наращивания устанавливаем сетку С1. Для совместной работы старой и новой арматуры в штрабы, проделанные в местах пустот (через одну) устанавливаем каркасы К1 .

Высота сжатой зоны .

Рисунок7. Расчетное сечение усиливаемой плиты

Нагрузка, действующая на плиту, увеличивается вследствие увеличения высоты сечения, т.е. , изгибающий момент .

Предельный момент, воспринимаемый арматурой, расположенной в растянутой зоне сечения плиты   .

<,  требуется подробный расчет предельного момента, воспринимаемый продольной арматурой сечения (сетки с с ,;каркаса - ,  )

.

>.

Расчетное сечение плиты после усиления представлено на рис.8.

Рисунок 8. Расчетное сечение усиленной плиты

Конструктивное решение усиление плиты перекрытия см. графическую часть (лист 2).

2.3 Проверка прочности плиты по наклонным сечениям

Рисунок 9. Сечение усиленной плиты

.

Нормативная нагрузка с учетом наращивания  сжатой зоны .

Схема для расчета по наклонным трещинам показана на рис.10.

Рисунок 10. Схема к расчету по наклонным трещинам

Максимальная поперечная сила . Проекция наклонного сечения .

.

Поперечная сила и изгибающий момент в опасном сечении , .

Проверка по наклонному сечению

<- условие выполнено.

<- условие не выполнено.

Тогда с учетом поперечного армирования плиты , где .

Поперечная арматура – 3 каркаса  с  и .

Интенсивность поперечного армирования .

> - прочность обеспечена.

2.4 Расчет прочности контактного шва

Схема к расчету приведена на рис.11.

Рисунок 11. Схема к расчету контактного шва

Длина контактного шва . Ширина контактного шва .

Пренебрегая армированием, прочность контактного шва определяем как , где - плечо внутренней пары сил, равное .

.

Прочность контактного шва будет обеспечена, если .

Предельная прочность контактного шва , где . - сопротивление шва сдвигу за счет механического сцепления и обжатия бетона, определяемое как , где

- коэффициент, учитывающий влияние многократного нагружения;

- коэффициент, учитывающий длительность нагрузки;

и - коэффициенты, учитывающие состояние поверхности контактного шва.

- напряжение, возникающее от обжатия бетона, определяемое как

- сопротивление шва сдвигу за счет работы поперечной арматуры, определяемое как .

- модуль упругости арматуры,  - процент поперечного армирования.

<- прочность контактного шва обеспечена.

2.5 Расчет по образованию трещин

Схема  к расчету плиты перекрытия по образованию трещин приведена на рис.12.

Рисунок 12. Расчетное сечение плиты перекрытия

Статический момент

Площадь сечения

Определим положение центра тяжести относительно оси х1

- момент инерции сечения относительно оси х

- приведенный момент инерции всего сечения

Приведенный момент сопротивления

Трещины не образуются в том случае, если  

трещины образуются.

2.6 Расчет прогиба плиты

- формула для определения прогиба плиты (в случае образования трещин), где , кривизна ,

 Определим коэффициент .   

- коэффициент при продольном действии нагрузок

(по табл.4.5)

Определим коэффициент .

- коэффициент при непродольном действии нагрузок

- предельный прогиб

1.  Проектирование и расчет усиления фундамента
   1.  Установление необходимости усиления основания и фундамента

3.1.1 Установление необходимости усиления основания и фундамента под наружную стену

Фундамент наружной стены запроектирован из фундаментных плит       ФЛ 12.24 () и из стеновых блоков ФБС 24.4.6-т () и  ФБС 12.4.3-т () по ГОСТ 13579-78.  

Грунтовые условия под подошвой фундамента:

песок мелкий:   с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения , модуль деформации, определяемые по [2,прил.1 табл.2].

супесь:  с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения , модуль деформации[2,прил.1 табл.2, табл.3].

Грунтовые условия выше подошвы фундамента:

песок мелкий:   с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения .

Определим нагрузки, действующие на обрез фундамента наружной стены. Сбор нагрузок представлен в таблице 4.

Таблица 4

Сбор нагрузок на обрез фундамента наружной стены

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка		Расчет-ная нагрузка
Постоянная:
1. собственный вес кирпичной кладки	(6·2,8·0,7+0,6)·(0,51+0,02)·18= =117,915	1,1	129,707
2. нагрузка от утеплителя наружной стены	(6·2,8·0,7+0,6+0,6)· ·0,11·0,8=1,14	1,3	1,482
3. нагрузка от междуэтажного перекрытия	7·2,75·6/2=52,5	1,2	63
4. нагрузка от пола этажей	(6-1)·0,85·6/2=12,75	1,2	15,3
5.нагрузка от пола подвала		1,2	0,29
6. от утеплителя чердачного перекрытия	0,1·1,5·6/2=0,45	1,3	0,585
7. от веса стропильной системы	0,2×0,2·5+(0,2×0,1·5·6/2)/(0,906·1)+ +(0,2×0,1·5·6/2)/(0,906·1)=0,9	1,2	1,08
8. нагрузка от веса кровли	(0,008·7,85·6/2)/0,906=0,2	1,05	0,2
Всего:	186,095		211,644
Временная:
1. снеговая	3,8	0,7	1,8·1·6/2= 5,4
2. временная нагрузка на междуэтажное перекрытие	5·2,2·6/2=33	1,3	42,9
3. временная нагрузка на пол 1этажа		1,3	17,94
4. временная нагрузка на чердачное перекрытие	0,7·6/2=2,1	1,3	2,73
Всего:	52,7		68,97
Итого:	238,795		280,614

Нормативная нагрузка на плиту перекрытия первого этажа , нормативная нагрузка на обрез фундамента .

1.  Определяем необходимость учитывания момента

момент необходимо учитывать

Рисунок 13. Схема к расчету фундамента наружной стены

2. Определяем давление под подошвой фундамента.

нагрузка от собственного веса фундамента

Определяем активное давление грунта, действующего на фундамент для несвязных грунтов

Вес грунта, действующий  на обрез фундамента определяем как

Эксцентриситет приложения

Суммарный момент, действующий на фундамент наружной стены

Момент сопротивления фундаментной плиты

Определим максимальное, минимальное и среднее давление под подошвой фундамента.

Максимальное давление

Минимальное давление

Среднее давление

3. Определяем расчетное сопротивление грунта

, где

- приведенная глубина, равная

- расчетная глубина подвала от уровня планировки до пола подвала;

- удельный вес грунта выше подошвы фундамента (песок мелкий)

- коэффициент, обозначающий, что   прочностные характеристики грунта определены по таблицам СНиП;

- коэффициент при <10м;

-удельное сцепление грунта под подошвой фундамента.

- коэффициенты условий работы, учитывающие особенности работы разных грунтов в основании, принимаемые по [2, табл.3];

Для определения расчетного сопротивления необходимо осреднить на  глубину от подошвы фундамента  следующие характеристики: ,,

, определяемые по [2, табл.4];

фундамент под наружной стеной усиливать не требуется.

3.1.2 Установление необходимости усиления основания и фундамента под внутреннюю стену

Фундамент внутренней стены запроектирован из фундаментных плит       ФЛ 14.24 () и из стеновых блоков ФБС 24.4.6-т () и  ФБС 12.4.3-т () по ГОСТ 13579-78.  

Грунтовые условия под подошвой фундамента:

песок мелкий:   с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения , модуль деформации, определяемые по [2,прил.1 табл.2].

супесь:  с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения , модуль деформации[2,прил.1 табл.2, табл.3].

Грунтовые условия выше подошвы фундамента:

песок мелкий:   с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения .

Определим нагрузки, действующие на обрез фундамента внутренней стены. Сбор нагрузок представлен в таблице 5.

Таблица 5

Сбор нагрузок на обрез фундамента внутренней стены

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка		Расчетная нагрузка
Постоянная:
1. собственный вес кирпичной кладки	(6·2,8+0,6)·(0,38+0,04)·18= =131,544	1,1	144,7
2. нагрузка от междуэтажного перекрытия	7·2,75·6=115,5	1,2	138,6
4. нагрузка от пола этажей	(6-1)·0,85·6=25,5	1,2	30,6
5.нагрузка от пола подвала		1,2	0,72
6. от утеплителя чердачного перекрытия	0,1·1,5·6=0,9	1,3	1,17
7. от веса стропильной системы	0,2×0,2·5+(0,2×0,1·5·6)/(0,906·1)+ +(0,2×0,1·5·6)/(0,906·1)=1,524	1,2	1,83
8. нагрузка от веса кровли	(0,008·7,85·6)/0,906=0,42	1,05	0,44
Всего:	275,988		318,06
Временная:
1. снеговая	7,6	0,7	1,8·1·6= =10,8
2. временная нагрузка на междуэтажное перекрытие	5·2,2·6=66	1,3	85,6
3. временная нагрузка на пол 1этажа		1,3	35,88
4. временная нагрузка на чердачное перекрытие	0,7·6=4,2	1,3	5,46
Всего:	105,4		137,74
Итого:	381,388		455,8

Рисунок 14. Схема к расчету фундамента внутренней стены

Нормативная нагрузка на обрез фундамента .

1. Определим среднее давление под подошвой фундамента

Собственный вес фундамента

Момент, действующий на обрез фундамента внутренней стены .

Среднее давление .

1.  Расчетное сопротивление грунта

Осредняем на глубину  от подошвы фундамента; , ,

фундамент под внутреннюю стену необходимо усилить.

3.1.3 Установление необходимости усиления основания и фундамента под торцевую стену

Фундамент торцевой стены запроектирован из фундаментных плит       ФЛ 10.24 () и из стеновых блоков ФБС 24.4.6-т () и  ФБС 12.4.3-т () по ГОСТ 13579-78.

Грунтовые условия под подошвой фундамента:

песок мелкий:   с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения , модуль деформации, определяемые по [2,прил.1 табл.2].

супесь:  с характеристиками: удельное сцепление грунта , угол внутреннего трения , модуль деформации[2,прил.1 табл.2, табл.3].

Определим нагрузки, действующие на обрез фундамента торцевой стены.

Сбор нагрузок представлен в таблице 5.

Таблица 6

Сбор нагрузок на обрез фундамента торцевой стены

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка		Расчетная нагрузка
Постоянная:
1. собственный вес кирпичной кладки	(6·2,8·0,7+0,6)·(0,51+0,02)·18= =117,915	1,1	129,707
2. нагрузка от утеплителя наружной стены	(6·2,8·0,7+0,6+0,6)· ·0,11·0,8=1,14	1,3	1,482
3. нагрузка от пола подвала	(1,0-0,4)·0,6/2=0,18	1,2	0,216
Итого:	119,235		131,405

Нормативная нагрузка на обрез фундамента торцевой стены .

Собственный вес фундамента .

Рисунок 15. Схема к расчету фундамента торцевой стены

Вес грунта

Активное давление для несвязного грунта

Суммарный момент, действующий на фундамент торцевой стены

Момент сопротивления

Т.к , осреднять  не требуется.

фундамент под торцевую стену усиливать не требуется.

3.2 Проектирование и расчет усиления фундамента под внутреннюю стену

Способ усиления фундамента – увеличение несущей способности без изменения схемы работы с уширением подошвы фундамента.

Расчет усиления ленточного фундамента ведем по следующей формуле

Сопротивление грунта при подошве фундамента равной 0

Решая уравнение получим .

Принимаем ширину подошву фундамента .

Определяем среднее давление под подошвой фундамента.

.

Осредненные характеристики грунта на глубину  от подошвы фундамента , ,

Расчетное сопротивление грунта

<.

1.   Расчет основания по деформациям

Принимаем, что осадка здания стабилизирована, тогда расчет основания по деформациям ведем по формуле

где  - предельное значение осадки, - коэффициент, учитывающий степень физического износа фундамента. Принимаем  (30% физического износа фундамента).

Расчет осадки фундамента  производим методом послойного суммирования, для чего разбиваем каждый слой грунта на элементарные слои в пределах (0,2-0,4)b (см. рис.16).

Дополнительное давление на грунт у подошвы фундамента  определяем как , где - природное давление грунта у подошвы фундамента, равное - среднее давление под подошвой фундамента от дополнительных нагрузок, равное .

.

Значения природного давления грунта находим по формуле  для каждого элементарного слоя, а дополнительного давления - , где - коэффициент рассеивания напряжений, определяемый по таблице. Границу сжимаемой зоны принимают на глубине, где .

Суммарную осадку вычисляем по формуле .

Суммарная осадка должна не превышать предельно допустимого  значения [su] =10см. Все данные сводим в табл.6

Таблица 6

Расчет осадки

№ слоя
1	0	1,81	16,8	30,41	1	49,09		31000
																48,17
							2			0,3	0,3	18,1	35,84	0,9625	47,25			31000	0,000373
																	43,57
							3			0,6	0,3	18,1	41,27	0,8125	39,89			31000	0,000337
																	36,205
							4			0,9	0,3	18,1	46,7	0,6625	32,52			31000	0,00028
																	31,415
							5			1,2	0,3	18,1	52,13	0,6175	30,31			31000	0,000243
																	29,34
							6			1,5	0,3	18,1	57,56	0,578	28,37			31000	0,000227
																	26,335
							7			1,85	0,35	18,1	63,895	0,495	24,3			31000	0,000238
																	22,85
							8			2,2	0,35	18,1	70,23	0,436	21,4			31000	0,000206
																	20,0025
							9			2,5	0,3	18,5	75,78	0,379	18,605			17000	0,000282
																	17,6025
							10			2,9	0,4	18,5	83,18	0,338125	16,6			17000	0,000331
																	15,91
							11			3,2	0,3	18,5	88,73	0,31	15,91			17000

<.

1.   Расчет фундамента по прочности

Класс бетона фундамента

ФЛ 14.24 армирован сеткой С 14.24-3

На 1м длины  10Ø 10

Расчет по нормальным сечениям (см. рис.17).

Высота сечения

Рабочая высота сечения

Высота сжатой зоны бетона

Рисунок 17. К расчету фундамента по нормальным трещинам

Список литературы

1.  СниП II-22-81 Каменные и армокаменные конструкции, М., 1995
2.  СНиП 2.02.01-81 Основания зданий и сооружений,  М., 1985
3.  Бондаренко В.М., Судницын А.И., Назаренко В.Г. Расчет железобетонных и каменных конструкций: Учебн. пособие для строит. вузов/ под ред. В.М. Бондаренко.-М.: Высш. шк.,1988.-304с.ил.