Реконструкция зданий и сооружений. 3

Министерство  образования и  науки  РФ

Саратовский государственный технический университет 

Кафедра: «Промышленное и гражданское строительство» 

Пояснительная записка

 

к  курсовому проекту  по дисциплине:

«Реконструкция  зданий, сооружений и застройки» 
 
 

                                                 Выполнил: ст. гр. ПГС-42

                                                            Голик С.С.

                                                 Принял: к.т.н. каф. ПГС

                                                            Волжнов Е.Д. 
 
 
 
 
 
 

Саратов 2007 

Содержание

Исходные данные

  1. Определение габаритных размеров  колонн, балок  и плит
  2. Расчет ребристой плиты  перекрытия
    1. Определение габаритных размеров плиты
    2. Выбор материала
    3. Расчет полки плиты
    4. Расчет продольных ребер плиты на прочность по нормальным и наклонным сечениям
    5. Конструирование плиты
  3. Устройство армошвов и  армопоясов при надстройке здания
  4. Усиление  ж/б ребристых плит распорными болтами
  5. Усиление кирпичного простенка  ж/б  обоймой
  6. Усиление стен металлическими тяжами
  7. Список литературы

Приложение 1. Спецификация

Приложение 2. Ведомость  курсового проекта 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3

4

6

7

7

7 

10

13

14

16

18

24

26

28

29

 

Характеристики  задания

                                                      Таблица 1.

Размеры здания в осях м. № схемы Высота  этажа

м.

 Количество  этажей

шт.

 Размеры окон

м.

длина ширина
26,6 18,0 а 3,9 3 4.8x2.1

Временная нагрузка и толщина стен здания для  заданного района

                                                       Таблица 2.

Район строительства Толщина несущей

стены, см.

 Временная нагрузка на перекрытие, кН/м2.
Чита 64 11

Конструкция пола и тип плиты перекрытия

                                                        Таблица 3.

Конструкция пола Тип плиты перекрытия Толщина слоёв,

мм

 Плотность

кН/м.³

1. асфальтобетон   t1=50 20
2. цементно-песчаный  раствор   t2=15 18
3. шлак   t3=200 19
плита перекрытия ребристая по расчёту 25
 
 

 

1. Определение габаритных  размеров колонн, балок и плит

Колонны.

    Размеры поперечного сечения колонн К1 рекомендуется  принять из условия:

     hк=bк=(1/20)∙hэт

 hк=bк=(1/20)∙3900=195 мм.

 но кратные  50 мм и не меньше чем 200 мм.

    Поэтому   

     hк=bк=200 мм.

Прогон (ригель).

    Прогон  прямоугольного сечения размерами:

    h=(1/8 – 1/12)∙l1

 h=(1/8 – 1/12)∙6650=600 мм.

     b=(1/2 – 1/3)∙h

     b=(1/2 – 1/3)∙600=200 мм.

    Высота  поперечного сечения должна быть кратна 50 мм, если h<600 мм.

Плиты перекрытия.

    Ширина  плит ВПл назначается согласно следующим рекомендациям:

а) ширина плит перекрытия (многопустотные или ребристые) должна быть 1.0<В<3.0 м;

б) ширина плит П1 всегда кратна основному модулю 100 мм;

в) между колоннами  укладываются связевые (распорные) плиты  перекрытия  П3 – 0.4< ВПл<0.9 м, имеющие вырезы для пропуска колонн;

г) если при выбранной  ширине плит П1 заданный размер l1 не делится на целое число, то рекомендуется около стен размещать доборные (пристенные) плиты П2 номинальной шириной 0.4< ВПл<1.2 м.

    Принимаем ширину плит перекрытий: -    основная (П1) – 1 м,

              • связевая (П3) – 0,65 м,
              • доборная (П2) -  0,4 м.

    Высота  ребристых плит кратна 10 мм и по условию  равна:

h=(1/15¸1/20)∙ l2

h=(1/20)∙6000=300 мм.

    Толщина продольных ребер снизу принимаем bр=80 мм, в месте сопряжения с полкой  100 мм.

 

2. Расчет ребристой  плиты перекрытия

2.1. Определение  геометрических размеров плиты.

Рис.1

    Зазоры  в двух направлениях  имеют следующие  размеры: Δ=20 мм, Δ1=50 мм.

    Ширина  плиты поверху равна Впл1=Впл - Δ1=1000-50=950 мм, расстояние между продольными ребрами плиты по низу Впл2=Впл1-2е=950-2·100=750 мм, где е=100-130 мм – ширина продольного ребра в месте сопряжения с полкой плиты.

    Конструктивная  длина плиты:

    l´пл =l2-Δ, где l2 – шаг колонн,

    l´пл =6000-20=5980 мм.

    Расчетный пролет плиты:

    l0=l´пл-С, где С – ширина опирания  плиты (С=90 мм).

    l0=5980-90=5890 мм.

 

2.2. Выбор материала

Расчётное сопротивление бетона и модуль упругости

                                                 Таблица 4.

      Характеристики  бетона Класс бетона
      В20
      Сжатие  осевое

      Rb, МПа

      		 11.5
      Растяжение  осевое

      Rbt, МПа

      		 0.9
      Начальный модуль упругости

      Eb, МПа

      		 27000
 

    Полка плиты армируется рулонными сетками  из арматуры класса Вр-I. Продольные ребра армируются плоскими сварными каркасами из арматуры классов А-III (для рабочей арматуры) и А-I (для поперечных стержней).

    Расчетное сопротивление арматуры

                                                                  Таблица 5.

Характеристики

арматуры

 Класс стали
A-I A-III Вр-I
Rs, МПа 225 365 375
Rsw, МПа 275 255 270
Es, МПа 210000 200000 170000
 

2.3. Расчет полки плиты.

    Определение расчетных усилий выполним с учетом упругого защемления полки в продольных  ребрах, и за расчетную схему полки  принимаем однопролетную балку  с упругим защемлением концов от поворота, загруженную равномерно распределенной расчетной нагрузкой. Для расчета полки плиты ее поперечное сечение принимаем с размерами 100хh´f, см (h´f=6,0 см).

 

     Сбор нагрузок

                                                                  Таблица 6.

Вид нагрузки

 Нормативная нагрузка,

кН/м2

 Коэффициент надежности по нагрузке, γ f Расчетные нагрузки,

кН/м2

  1. асфальтобетон ρ=20 кН/м3, t=50 мм
  2. цем.-песч. раствор ρ=18 кН/м3, t=15мм
  3. шлак ρ=9 кН/м3, t=200 мм
  4. собственный вес полки ρ=25 кН/м3, t=60 мм
  5. временная нагрузка
 1

0,27

1,8

1.5 

11

 1,3

1,3

1,3

1,1 

1,2

 1,3

0,35

2,34

1.65 

13,2

Итого 14.57   17.64
 

Рис.2 Расчетная схема полки плиты.

    Величина  максимальных изгибающих моментов определяется по формуле:

    Мmax=q·(l´п)2/11

    Мmax=17.64·0,752/11=0.9 кН·м

    Опорные  изгибающие моменты , ввиду  большой  податливости упругих опор, малы,  поэтому армирование опорных участков  проводим конструктивно.

    Расчет  полки плиты на прочность по нормальным сечениям.

    Расчетное сечение полки прямоугольное  высотой h´f=6,0 см и шириной b=100 см.

    Определяем  требуемую  рабочую высоту сечения  согласно следующим рекомендациям:

    h0,тр=(1/12-1/20)·l´п

    h0,тр=(1/20)·750=37,5 мм

Рис.3 Расчетное поперечное сечение полки плиты

    Требуемая высота полки:

    h´f(тр)=h0тр+a,

    где а=1,5 см – расстояние от центра тяжести  рабочей арматуры до нижней грани  полки.

    h´f(тр)=3,75+1,5=5,25 см. Принимаем h´f= 6 см.

    Определим величину табличного коэффициента

    А0=Mmax/Rb·γb2·b·h02,

    где h0= h´f - а(см) – рабочая высота сечения, γb2=0,9 для тяжелого бетона,  Rb(кН/см2) – расчетное сопротивление бетона, b=100 см -  ширина расчетного сечения полки.

    А0=90/ 1,15·0,9·100·4,52=0,04

    По  табл. 3.8. [1]  находим значение коэффициента η=0,979. Тогда площадь рабочей арматуры

    As=Mmax/Rs·h0·η,

    где  Rs=37,5 кН/см2  - расчетное сопротивление арматуры.

    As=90/37,5·4,5·0,979=0,545 см2

    Процент армирования полки определяется по формуле:

    μ=(As/b·h0)·100%

    μ=(0.545/100·4.5)·100%=0.15%

    По  расчетной площади рабочей арматуры As подбираем диаметр рабочей арматуры: d1=10 мм. По диаметру  рабочей арматуры назначаем диаметр поперечной (конструктивной) арматуры: d2=3 мм. Шаг стержней рабочей арматуры 160 мм, шаг стержней поперечной арматуры принимаем 250 мм. Таким образом, марка сетки:

    

. 

    2.4. Расчет продольных ребер плиты  на  прочность по нормальным  и  наклонным  сечениям.

    При расчете  продольных  ребер рассматриваем  совместно продольные ребра двух смежных плит  перекрытия, объединяя  их  в единое поперечное сечение. Нагрузку собираем на 1 м длины ребер.
    Сбор  нагрузок

                                                                  Таблица 7.

Вид нагрузки

 Нормативная нагрузка,

кН/м2

 Коэффициент надежности по нагрузке, γ f Расчетные нагрузки,

кН/м2

  1. асфальтобетон ρ=20 кН/м3, t=50 мм
  2. цем.-песч. раствор ρ=18 кН/м3, t=15мм
  3. шлак ρ=9 кН/м3, t=200 мм
  4. собственный вес полки ρ=25 кН/м3, t=60 мм
  5. собственный вес прод. ребер ρ=25 кН/м3
  6. временная нагрузка
 1

0.27

1.8

1.5 
 

1.08

11

 1.3

1.3

1.3

1.1 
 

1.1

1.2

 1.,3

0.35

2.34

1.65 
 

1,188

13.2

Итого 15.65   18.83
 

Рис.4

    Величина  максимальных усилий определяется по формулам:

    Мmax=q·l02/8, Qmax=q·lo/2.

    Мmax=18,83·5,892/8=81,66 кН·м;

    Qmax=18,83·5,89/2=55,45 кН.

    Расчет  продольных ребер  на прочность по нормальным сечениям.

    

Рис.5

    Расчетное сечение тавровое получено  «объединением» двух сечений продольных ребер. Ширина полки равна конструктивной ширине плиты b´f=950 мм, толщина ребра равна удвоенной ширине продольных ребер плиты b=2·bр. Расчетный пролет ребер l0=5890 мм. Определим требуемую высоту ребра плиты:

    

, где Мmax в кНм.

    

    Принимаем h=310 мм. Тогда рабочая высота сечения

    h0=hтр- а,

    где а=с+d/2 – расстояние от центра тяжести рабочей арматуры до нижней грани ребра (с=20 мм – защитный слой бетона, d=20 мм – диаметр рабочей арматуры).

    h0=310-(20+20/2)=280 мм.

    Для определения положения нейтральной  оси найдем изгибающий момент, который воспринимается принятым сечением ребер плиты при

х= h´f= 6 см (где х – высота сжатой зоны бетона):

- нейтральная ось проходит  в пределах толщины полки. Тавровое  сечение рассчитываем,  как прямоугольное  размерами  b´f  х h0 (т.е. 95х28 см), поскольку площадь бетона в растянутой зоне на несущую способность не влияет.

    Определяем  величину табличного коэффициента:

     

    Площадь рабочей арматуры:

    

    Площадь рабочей арматуры, приходящейся на одно продольное ребро, равна . Принимаем диаметр d=25 мм.

    Расчет  продольных ребер  на прочность по наклонным  сечениям

    Определяем  минимальную поперечную силу, воспринимаемую бетоном над наклонной трещиной

    

    где φb3=0.6 для тяжелого бетона.

    

    Следовательно, расчет поперечной арматуры не проводится и диаметр и шаг стержней принимаем  конструктивно. Принимаем d=8 мм, шаг поперечных  стержней S=150 мм.

    2.5. Конструирование плиты.

    Полка плиты армируется рулонной сеткой С-1 из арматуры класса Вр-I с поперечной рабочей арматурой. Сетка укладывается в нижней растянутой зоне полки.

    В опорной верхней зоне полки около  продольных ребер укладывают арматурную сетку С-2, согнутую под углом 90˚. Рабочие стержни этой сетки d=6 мм из арматуры класса А-I с шагом 200 мм. Конструктивные (продольные) стержни d=3 мм Вр-I. Сетка расположена так, что она заходит в ребро на 150 мм, а в полку заходит на 250 мм.

    Продольные  ребра армируют плоскими сварными каркасами Кр-I. Рабочие стержни объединяются поперечной арматурой и верхним продольным стержнем (конструктивно принимаемым d=10 мм А-I) в плоский единый сварной каркас Кр-I.

    Так как продольная арматура принята  в виде двух спаренных стержней, то с учетом характера  эпюры изгибающих моментов верхний рабочий стержень обрывается и  не доводится до концов каркаса Кр-I на 598 мм, а нижний (большего диаметра) пропускают на всю длину каркаса.

    Поперечные  стержни по длине каркаса Кр-I имеют разный шаг. В приопорных зонах (на ¼ длины ребра, т.е. на 1495 мм) шаг хомутов равен S=150мм. В средней части (на ½ длины ребра, т.е. 2990 мм) шаг хомутов принимаем S=(3/4)h=220 мм. 

3. Устройство армошвов  и армопоясов при  надстройке здания

Факторы, влияющие на выбор типа поясов и армошвов при надстройке здания.

                                                                  Таблица 8.

Фактор Возможная оценка
1 балл 2 балла 3 балла
Число этажей надстройки 1 этаж 2 этаж 3 и более  этажей
Техническое состояние стен существующего здания и требуемая степень их усиления Снижение прочности кладки не более 1/3 от первоначальной. Усиление не требуется Ослабление  кладки первичной 1/3 первоначальной прочности. Необходимо частное усиление. Несущая способность кладки по расчёту недостаточна.
Несущая способность грунта основания существующих фундаментов 0.3 МПа и более(без  опрессовки) От 0.2 до 0.3 МПа До 0.2 МПа
 
 
 

Условия, определяющие целесообразность выбора железобетонных и армокирпичных поясов или растворных швов при надстройке здания 

                                                                  Таблица 9.

Конструктивные  мероприятия (методы борьбы с трещинами) Балл
Не  требуется Меньше или  равно 3
Растворные  армошвы 4
Армокирпичные пояса 4-5
Железобетонные  пояса Свыше 5
 
 
 
 
 
 
 
 

Устройство  железобетонных и армокирпичных  поясов и растворных швов при надстройке здания

 Рис.6

    Наиболее  рационально располагать армокирпичные  пояса на уровне междуэтажных перекрытий и обеспечить надёжную связь их со стенами. Пояса должны быть непрерывными по всем капитальным стенам, включая  поперечные. Сечение арматуры в железобетонных поясах равно 6÷10 мм.

В тех случаях, когда деформация не очень значительна, железобетонные пояса заменяют армированными  растворными швами. Продольная арматура шва принимается того же диаметра, что в железобетонном. Таким образом  получается армокирпичный пояс высотой 300-450 мм с арматурой вверху и внизу сечения пояса.

 

4. Усиление железобетонных  ребристых плит  с помощью набетонки.

    Усиление  плит перекрытий и покрытий, как  правило, производятся при увеличении нагрузки на плиту или для восстановления несущей способности, утраченной в результате неправильной эксплуатации, воздействия агрессивной среды и т. д.

    Основные  типы усиления плит покрытия и перекрытия:

  • усиление сборных железобетонных ребристых плит покрытия типа ПНСи ПКЖ металлическими балками
  • усиление сборных железобетонных многопустотных плит арматурными каркасами
  • мероприятия против выпадения мелкозернистых плит
  • замена участков покрытий зданий, выполненных из мелкозернистых плит
  • усиление монолитных железобетонных плит наращиванием (снизу и сверху)
  • усиление монолитных железобетонных плит подведением дополнительных опор (металлических или железобетонных)