Расчетные и нормативные характеристики материалов

Стр 1 из 2Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ГАУ

Факультет «Строительство и землеустройство»

Кафедра «Землеустройство и экспертиза недвижимости»

Направление подготовки: 08.03.01 «Строительство»

Направленность: «Экспертиза и управление недвижимостью»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Основы градостроительства и реконструкции»

^{(наименование дисциплины)}

На тему: «Проектирование усиления ребристой железобетонной плиты перекрытия наращиванием растянутой зоны»

^{(наименование темы)}

Выполнил(а): студент(ка)

курса

группы

очной

формы обучения


^(Ф.И.О)		^{(подпись)}

Руководитель:	Чапаев Т. М., к.с.-х.н., доцент
	^{(фамилия, имя, отчество, ученая степень, ученое звание)}

Заключение руководителя о допуске к защите:
	^{(заключение руководителя)}

Оценка публичной защиты работы:
	^{(оценка)}		^{(подпись)}		^(дата)

Нальчик – 2018

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение	3
1. Результаты обследования плит	5
1.1 Геометрия плит	5
1.2 Материалы (армирование и бетон)	5
1.3 Действующие нагрузки	6
2. Расчетные и нормативные характеристики материалов	6
2.1 Бетон	6
2.2 Арматура	7
3. Определение усилий в плите	7
4.Расчет усиления плиты наращиванием растянутой зоны	9
5. Порядок производства работ по усилению плиты	11
Список использованной литературы	13

ВВЕДЕНИЕ

Реконструкция зданий и сооружений – это их переустройство с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствие с современными возросшими нормативными требованиями. Реконструкция состоит из комплекса строительных работ и организационно-технических мероприятий, связанных с изменением основных технико-экономических показателей (нагрузок, планировки помещений, строительного объема и общей площади здания, инженерной оснащенности) с целью изменения условий эксплуатации, максимального восполнения утраты от физического и морального износа, достижения новых целей эксплуатации здания.

Переустройство зданий и сооружений может состоять:

- из перепланировки и увеличения высоты помещений;

- усиления, частичной разборки и замены конструкций;

- надстройки, пристройки и улучшения фасадов зданий.

Критерием реконструкции является технико-экономический эффект. В экономическом отношении при реконструкции и техническом перевооружении капитальные вложения существенно меньше, полная стоимость реконструкции здания составляет ориентировочно 75÷85% стоимости нового строительства, а окупаемость капиталовложений при реконструкции происходит в 2÷3 раза быстрее, чем при новом строительстве.

Понятие «переустройство» включает в себя капитальный ремонт, модернизацию, реконструкцию, аварийно-восстановительные работы, реставрацию, отличающиеся по составу и масштабу осуществляемых мероприятий.

Реконструкция общественных и жилых зданий определяется необходимостью сохранения и использования объектов прошлого для развития городов, а также усложнением городской застройки и инфраструктуры общественных и жилых зданий.

Цель реконструкции жилого фонда заключается:

- в его переустройстве для изменения конструктивного решения в связи с физическим износом существующих конструкций;

- в его переустройстве для улучшения планировочного решения в связи с моральным износом существующих планировок;

- в повышении степени благоустройства инженерного оборудования;

- в создании квартир для посемейного заселения, отвечающих современным социологическим и демографическим требованиям.

При реконструкции жилой застройки всесторонне учитываются социальные и градостроительные ее задачи, а также экономическая и техническая эффективность ее осуществления. Социальные задачи реконструкции заключаются в обновлении застройки и планировочной структуры жилого фонда. Эти задачи предусматривают улучшение и постепенное выравнивание условий жизни населения в старых и новых городских районах, которые должны удовлетворять современным и перспективным требованиям. В развитых странах около 50% всех средств, вкладываемых в строительство, идет на реконструкцию жилья. Считается, что для полноценного развития города необходимо расходовать на реконструкцию не менее 20% всего бюджета.

Под материальным или физическим износом здания и его конструктивных элементов подразумевается постепенная утрата первоначальных технических свойств под воздействием естественных факторов. С течением времени происходит деградация свойств материалов, снижается несущая способность и устойчивость конструктивных элементов, ухудшаются тепло- и звукоизоляционные, водо- и воздухопроницаемые качества ограждающих конструкций, истирание и коррозия элементов.

Под моральным износом здания понимается его несоответствие функциональному или технологическому назначению, возникающее под влиянием технического прогресса.

К признакам морального износа жилых зданий относятся:

- несоответствие планировки квартир современным требованиям и нормам;

- несоответствие инженерного оборудования дома современным требованиям и нормам;

- переуплотненность застройки жилых кварталов, их недостаточное благоустройство и озеленение.

Реконструкция производственных зданий определяется:

1. Темпами прогресса в технике и технологии производства.

2. Ресурсами новой, более прогрессивной техники.

3. Истечением срока службы конструкций, а также физическим и моральным износом конструкций.

Факторы первой и второй группы определяют срок реконструкции промышленных предприятий через 8÷15 лет.

Под сроком службы конструкций понимается календарное время, в течение которого под воздействием различных факторов они приходят в состояние, когда дальнейшая эксплуатация становится недопустимой, а восстановление – экономически нецелесообразным. В срок службы включается время, затраченное на ремонт. Срок службы здания определяется сроком службы несменяемых конструкций: фундаментов, стен, каркасов.

1. Результаты обследования плит

Плиты эксплуатируются в перекрытии отапливаемого здания. Среда эксплуатации конструкций – неагрессивная. Уровень ответственности здания – II (нормальный), коэффициент, учитывающий уровень ответственности здания, [4].

1.1 Геометрия плит

В результате проведенного обследования выявлены опалубочные размеры плит (рис. 1). Высота плит мм, ширина верхней полки мм, толщина мм, толщина ребер по низу - 65 мм. Длина плиты мм, расчетный пролет плиты мм. По геометрическим характеристикам плиты можно отнести к плитам, выполненным по серии ПК-01-106 [5].

1.2 Материалы (армирование и бетон)

Армирование плит было определено по результатам вскрытия арматуры. В результате выяснено, что армирование плит рабочей арматурой выполнено из горячекатаной стержневой арматурной стали периодического профиля класса А-II.

По величине эксплуатационных нагрузок и результатов вскрытия была определена марка плит по серии [5] – ПКЖ-3, марка бетона плит М200.

По табл. 1 [6] определяем величину рабочей арматуры в продольных ребрах.

Величина рабочей арматуры в продольных ребрах –2Ø18 A-I с мм².

Остальное армирование плит выполнено:

- рабочая арматура в поперечных ребрах –1Ø10 A-I с мм²;

- армирование сжатой зоны:

для продольных ребер – 2Ø6 А-I с мм² + 8Ø4 А-I с мм², всего мм²;

для поперечных ребер – сетка С1 (3Ø4 В-I с мм² + 1Ø4 В-I с мм² , всего мм²) с шагом в обоих направлениях мм.

В плитах, в середине пролета, выявлено полное разрушение защитного слоя в продольных и поперечных ребрах плит, оголение и коррозия рабочей арматуры. Величина коррозии достигает величины по площади рабочей арматуры. Следовательно, фактическое армирование плит на момент проведения обследования составляет:

- армирование рабочей арматуры в продольных ребрах –2Ø16,6 A-I с мм²

- рабочая арматура в поперечных ребрах –1Ø9,2 A-I с мм²;

- армирование сжатой зоны:

для продольных ребер – 2Ø6 А-I с мм² + 8Ø4 А-I с мм², всего мм²;

для поперечных ребер – сетка С1 (3Ø4 В-I с мм² + 1Ø4 В-I с мм² , всего мм²) с шагом в обоих направлениях мм.

1.3 Действующие нагрузки

По табл. 2 [6] определяем полную расчетную нагрузку с учетом нагрузки от собственного веса плиты. Принимаем для плиты ПКЖ-3 - кН/м² .

Расчетная нагрузка от собственного веса плиты с учетом заливки швов кН/м² .

Нагрузки, определенные по результатам обмеров и вскрытия, а также нагрузки, которые будут действовать после проведения реконструкции, приведены в табл. 1. Коэффициент надежности по нагрузке принимаем по [4].

Таблица 1 – Определение нагрузок на плиту, кН/м²

Наименование нагрузки	Нормативное значение		Расчетное значение
1. Постоянные нагрузки:
1.1. Нагрузка от пола до реконструкции	0,70	1,1	0,77
1.2. Железобетонные, ребристые плиты по серии [5], с учетом заполнения швов	1,71	1,1	1,88
1.3. Нагрузка от пола после реконструкции	0,9	1,1	1,00
Итого постоянная : до реконструкции после реконструкции	2,41 2,61	1,1 1,1	2,65 2,88
2. Временная : до реконструкции полная по [4] после реконструкции полная по [4]	2,00 4,20	1,2 1,2	2,40 5,04
ВСЕГО : до реконструкции полная – после реконструкции полная –	4,41 6,81		5,05 7,92

Расчетные и нормативные характеристики материалов

Бетон

Марка бетона плит, определена двумя неразрушаемыми методами – ударно-импульсным (прибор ОНИКС 2.5) и пластической деформации (молоток Кашкарова) –М205, что соответствует марке, приведенной в серии для этих плит.

Класс бетона определяем по формуле:

МПа,

2.1

где:	–	кг/см² – марка бетона;
	–	– рекомендуемый коэффициент вариации при переходе к классу бетона;
	–	– стандарт для принятой обеспеченности .

Коэффициент условий работы бетона [3].

Таблица 2 – Характеристики бетона с учетом по [3]

Класс бетона	Нормативные сопротивления, МПа		Расчетные сопротивления, МПа		Начальный модуль упругости, , МПа
Класс бетона					Начальный модуль упругости, , МПа
В16,2	12,0	1,16	8,3	0,71	24,8

Арматура

Расчетные сопротивления арматуры определяем согласно [2], принимая коэффициент надежности по арматуре равным для арматуры класса A-I, А-II – , для В-1 – .

Тогда определим расчетное сопротивление арматуры по формуле:

, МПа,

2.2

где:

–

нормативное сопротивление арматуры, принимаемое по табл. 3 [6], МПа.

Расчет ведем в таблице 3.

Таблица 3 – Нормативные и расчетные характеристики арматуры

Класс арматуры	Нормативное сопротивление , МПа	Модуль упругости, , МПа	Значение коэффициента	Нормативное сопротивление , МПа
A-I	240	200	1,15	208,7
A- II	300	200	1,15	260,8
B-I	390	200	1,25	312,0

Определение усилий в плите

Изгибающие моменты от фактически действующих на плиту постоянных и временных нагрузок, определенных по результатам обследования с учетом и ширины плиты в осях м, равны:

- от полных расчетных постоянных и временных нагрузок:

, кНм.

3.1

Изгибающий момент от нагрузок, которые будут действовать на плиту после реконструкции, равен:

- от полных расчетных постоянных и временных нагрузок (рис. 2, а):

, кНм.

3.2

Предельный изгибающий момент который может воспринять сечение плиты с учетом выявленных при обследовании дефектов и повреждений (несущая способность плиты), определяем по [2].

Расчетное приведенное сечение показано на рис. 1, б.

Рисунок 1. Расчетная схема (а) мм и приведенное сечение плиты (б) с учетом выявленных при обследовании дефектов и повреждений

Расчетное сопротивление арматуры, расположенной в сжатой зоне, принимаем по арматуре класса А-I.

Определим значение граничной относительной высоты сжатой зоны по формуле:

3.3

где:		–	относительная деформация растянутой арматуры при напряжениях, равных : ;
		–	относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных , принимаемая равной 0,0035.

Определяем положение границы сжатой зоны для таврового приведенного сечения плиты (рис. 1) по условию:

3.4

кН.

кН <

кН.

Условие выполняется, следовательно граница сжатой зоны проходит в полке плиты. Расчет плиты проводим как для прямоугольного сечения с расчетной шириной сечения, равной мм, так как .

Высоту сжатой зоны определяем по формуле:

мм.

3.5

мм, следовательно, сжатую арматуру в расчете не учитываем.

Уточняем высоту сжатой зоны без учета сжатой арматуры при :

мм.

Проверяем условие .

Условие выполняется, следовательно, предельный изгибающий момент , который может быть воспринят сечением плиты, определяем по формуле:

кНм.

3.6

Проверяем условие прочности:

, кНм.

3.7

, кНм.

Условие прочности не соблюдается, следовательно, необходимо провести усиление плиты покрытия ПКЖ-3.

Дополнительный изгибающий момент, который должна воспринять усиленная плита, равен:

кНм.

3.7

Изгибающий момент , который будет действовать во время усиления плиты, определяем с учетом, что временная нагрузка удалена с перекрытия, т. е. :

кНм.

3.8

Проверяем условие:

Условие не выполняется, следовательно, необходимо либо разгрузить плиту, удалив часть нагрузки (временную нагрузку или нагрузку от конструкции пола), или подвести под плиту временные разгружающие стальные балки и стойки.

4.Расчет усиления плиты наращиванием растянутой зоны

При усилении изгибаемых элементов методами наращивания сечений расчет таких элементов выполняется как монолитных. Принимаем для дополнительной растянутой арматуры наращивания стержневую арматуру класса А-III с расчетным сопротивлением МПа [3].

Определим предварительно требуемую площадь сечения дополнительной арматуры, устанавливаемой в растянутой зоне, коэффициент принимаем предварительно равным 0,8:

мм².

4.1

Учитывая, что при приварке к существующей арматуре стержней усиления ее расчетное сечение следует снижать на 25% в связи с возможным пережогом при сварке, площадь сечения дополнительной арматуры равна мм², принимаем ближайшие по сортаменту стержни - 2Ø14 А-III с площадью сечения мм². Следовательно, площадь сечения дополнительной арматуры, вводимой в расчет, равна мм².

Установку дополнительной арматуры выполняем приваркой ее к существующей арматуре плиты при помощи арматурных коротышей Ø40 А-I.

Расчет прочности железобетонных плит, усиленных установкой дополнительной арматуры в растянутой зоне, проводим по приведенным характеристикам сечения.

Расчетная схема усилий нормального сечения плиты, усиленной установкой дополнительной арматуры в растянутой зоне, приведена на рис. 2.

Рисунок 2. Расчетная схема усилий нормального сечения усиленной плиты

Определим приведенную к арматуре площадь сечения всей арматуры, расположенной в растянутой зоне сечения плиты :

мм².

4.2

Приведенную рабочую высоту плиты определяем по формуле:

мм.

4.3

Расчет сечения усиленной плиты выполняем по [3]. Расчет по приведенной рабочей высоте сечения можно проводить, если расстояние в осях между существующей арматурой и арматурой наращивания не превышает .

Определяем положение границы сжатой зоны для таврового приведенного сечения плиты (рис. 2) по условию:

4.4

кН.

кН <

кН.

Условие выполняется, следовательно, граница сжатой зоны проходит в полке плиты. Расчет плиты проводим как для прямоугольного сечения с расчетной шириной сечения, равной мм, так как .