Реконструкция с пристройкой

 

Наветренная сторона

 кН;

 

Подветренная  сторона

 кН.

 

ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА

G = g×b_f ×g_n = 5,3×9×1 = 47,7 кН/м,

где g – расчетная нагрузка от собственного веса плиты перекрытия и пола.

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ (ПОЛЕЗНАЯ)

V = v×g_f×b_f ×g_n = 4,8×1,2×9×1 = 51,84 кН/м,

где g_f – коэффициент надежности по нагрузке.

 

 

3.2. Расчет железобетонной консоли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

Опорное давление ригеля Q=284,195 кН;

Бетон класса В20;

R_b=11,5МПа;

R_bt=0,9МПа;

Арматура класса А400 (А-III), R_s = 365 МПа;

                             А240 (А-I), R_s = 225 МПа.

Принимаем длину  опорной площадки l=20 см при ширине ригеля l_bm=25 см.

Проверяем условие прочности  бетона консоли на местное сжатие исходя из условия:

R_b,loc<R_b

МПа.

7,58 МПа<11,5 МПа.

Условие выполняется, следовательно, прочность бетона на местное сжатие достаточна, и размеры площадки опирания ригеля достаточны.

Вылет консоли l₁ с учетом зазора 5 см составляет:

l₁=l+c=20+5=25 см.

Расстояние  от грани колонны до силы Q равно:

а= l₁- l/2=25-20/2=15 см.

Высоту сечения консоли  у грани колонны принимаем  равной:

h=(0,7-0,8)×h_bm=0,7×60»42 см.

При угле наклона  сжатой грани  высота консоли у свободного края:

h₁=45-25=20см, при этом h₁=20см≈h/2=45/2=22,5 см,

Рабочая высота сечения  консоли:  h₀=h-a=45-3=42 см.

Поскольку l₁=25cм<0,9×h₀=0,9×42=37,8cм, то консоль является короткой.

Консоль армируют горизонтальными хомутами  Ø6 А-I  с А_sω=2×0,283= =0,566см², шагом S=10 см. (при этом s<45/4=11,3 см и s 15см).

В консоли  в качестве поперечной арматуры устанавливается  два отгиба 2Ø16 А400 (А-III) с площадью: A_s=4,02см².

Проверка  прочности сечения консоли колонны по условию:

Q ≤ 0,8×j_ω2×R_b×b×l×sin²θ   

0,6×R_bt ×b×h_o ≤ 0,8×j_ω2×R_b×b×l×sin²θ ≤ 3,5×R_bt×b×h_o

Определяем  процент армирования поперечной арматуры:

μ_ω1 = A_sω/b×S = 0,566/30×10 =0,0019

Вычисляем отношение  модулей упругости:

;

Находим коэффициент  :

j _ω2 = 1 + 5×α×μ_ω1 = 1 + 5×7,78×0,0019=1,059.

Вычисляем :

         sin²Ө = h²/(h² + l²₁) = 42² /(42² + 25²) = 0,74.

Условие прочности сечения консоли:

Q 0,8× ×R_b×b×l× ;

Q 0,8×1,059×0,9×11,5×30×20×0,74×(100)=389,322 кН.

284,195 кН 389,322 кН.

Правую часть условия  принимаем не более 3,5×R_bt×b×h₀ и не менее

0,6×R_bt×b×h₀:

3,5×R_bt×b×h₀=3,5×0,9×30×42×(100)=396,9 кН;

0,6×R_bt×b×h₀=0,6×0,9×30×42×(100)=68,04 кН.

Следовательно, 68,04 кН <Q=284,195 кН<389,9 кН – прочность сечения консоли на действие поперечной силы обеспечена.

Расчет консоли по изгибающему  моменту:

Изгибающий  момент консоли у грани колонны:

M=Q×a=284,195×0,15=42,62925 кH×м.

По таблице 3.1 (Байков В.Н. «ЖБК: Общий курс», стр. 140) ς=0,96.

Поскольку изгибающий момент воспринимают отгибы, определяем их требуемую площадь и диаметр.

А_s = 1,25×М/R_s×ς×h_o = cм².

Принимаем  2Ø16 А400 (А-III) c А_s=4,02 см² .

Следовательно, первоначально принятое сечение 2Ø16 было достаточно и окончательно принимаем его же: 2Ø16 А400 (А-III).

 

3.3. Конструктивные решения по устройству консолей

Так как при  реконструкции в существующем объеме одноэтажного здания устраиваются дополнительные этажи, то на колоннах требуется сделать новые консоли для опирания междуэтажных перекрытий на отметках, указанных в проектном задании.

В проекте  разработаны два варианта устройства новых консолей:

1 ВАРИАНТ:

Консоль из монолитного железобетона с использованием анкерных арматурных стержней, устанавливаемых на полимерных растворах в отверстия, просверливаемые в теле колонны.

Глубина заделки  стержней и их диаметр подбирается  по расчету, из условия восприятия изгибающего момента передающегося на консоль от опорной реакции ригеля.

2 ВАРИАНТ:

Устройство  монолитной железобетонной обоймы с  использованием спиральной арматуры и направляющих стержней.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4. Технология производства работ по устройству консоли

 

1 Вариант

      

 

В проекте  разработан вариант устройства новой  консоли из монолитного железобетона с использованием анкерных арматурных стержней, устанавливаемых на полимеррастворе в отверстия, просверленные в теле колонны.

Глубина заделки стержней и их  диаметр подбирается по расчету из условия восприятия изгибающего момента, передающегося на консоль от опорной реакции ригеля.

При устройстве консоли устанавливаются 6 анкерных стержней в 2 ряда. Отверстия для установки стержней делаются диаметром на 3-5мм больше диаметра стержня:

d_отв=10ds+3÷5мм=160+5=165мм

Длина анкерных стержней: l_анк=h₃+l₁-a=165+250-40=3750мм

l₁ – вылет консоли, равный 250 мм

a – толщина защитного слоя бетона, равная 40 мм.

На концах анкерных стержней привариваются анкерные шайбы (пластины 50х50 толщиной 5мм). На поверхности контакта бетона с консолью колонны делается насечка, продувка сжатым воздухом, промывка водой, обезжиривание ацетоном.

Арматурные  сетки, анкерные стержни, опалубка подготавливаются заранее.

Опалубка  конструируется: металлическая инвентарная, с болтовым креплением к колонне.

Арматурные  стержни вклеиваются на эпоксидном полимеррастворе. Перед бетонированием поверхность старого бетона промазывается эпоксидной грунтовкой для обеспечения надежного сцепления старого и нового бетона.

Новый бетон  принимается по прочности не ниже бетона основной колонны. Прочность бетона консоли применять по заданию.

 

2 Вариант

      Производится отбивка углов колонны, оголение арматуры, подготовка поверхности колонны, насечка, продувка и обезжиривание, устанавливают огибающие стержни спирали обоймы. Стержни приваривают коротышами к арматуре колонны, к огибающим стержням приваривают упоры из коротышей.

  Производится намотка спиральной арматуры с усилением натяжения не менее 100кг; изготовление опалубки при толщине обоймы не менее 100 мм; приготовление бетона и грунтовка поверхности.

Снятие опалубки производится через два дня, выполняется уход за бетон. Закладные детали устанавливаются после бетонирования и вирируются до полного прилегания к бетону.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологический график выполнения работ  по устройству железобетонной консоли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

Полимерраствор  густой консистенции с большим количеством  наполнителя, в качестве связующего служит эпоксидная композиция.

 

Состав для вклеивания стержней.                                                                 

                                                                                                                           Таблица 4

№ п/п	Составляющие	Количество в весовых частях
1.	Смола эпоксидная ЭД – 20	100
2.	Растворитель	5
3.	Отвердитель	10
4.	Пластификатор	15
5.	Цемент М 500	200
6.	Песок кварцевый мелкий (0,5 мм)	400

 

Состав для грунтовки  поверхности бетона. 

                                                                                                                         Таблица 5

№ п/п	Составляющие	Количество в весовых частях
1.	Смола эпоксидная ЭД-20	100
2.	Растворитель	до 15
3.	Отвердитель	10
4.	Пластификатор	10-15

 

Для улучшения  сцепления старого и нового бетона рекомендуется применять полимерцементный бетон( связующим является цемент и полимер). В качестве полимерной добавки используется ПВА. Водорастворимые добавки придают бетону следующие свойства: 1-повышают эластичность и удобоукладываемость;2-повышают сцепление нового бетона со старым.

 

Состав полимерцементного  бетона.

                                                                                                                Таблица 6

№ п/п	Материалы	Количество в частях на одну часть цемента, по
		массе	объему
1.	Цемент М500	1	1
2	Песок	1,5	1,5
3.	Щебень (до 15мм)	3	3
4.	Вода	0,35	0,35-0,4
5.	ПВА	0,25-0,3	0,25

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологический график выполнения работ  по устройству консолей с помощью железобетонной обоймы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Усиление поврежденных колонн существующего здания

При обследовании здания установлено, что в отдельных  колоннах имеются повреждения: продольные трещины, по направлению рабочей  арматуры, вызванное коррозией, механическое разрушение поверхностных слоев  бетона до 30% поперечного сечения колонны. Техническое состояние колонн является ограниченно работоспособным, при котором требуется выполнение работ по усилению. Количество поврежденных колонн составляет 15% от их общего числа. Для обеспечения несущей способности дефектных колонн, необходимо произвести их усиление в пределах дефектных участков.

Поврежденные  колонны усиливаем путем устройства железобетонных обойм и рубашек. Эти методы усиления при сравнительно небольшом расходе металла позволяют  значительно увеличить несущую  способность усиливаемых конструкций и, кроме того, обеспечить устойчивость к воздействию агрессивной среды и следовательно, наибольшую надежность в эксплуатации.

Обоймы и  рубашки состоят из арматуры и  тонкого слоя (обычно 30-100 мм, в отдельных  случаях до 300 мм) бетона.

Железобетонная  обойма состоит из арматуры и тонкого слоя бетона, охватывающего усиливаемый элемент с 4-х сторон, и применяется для усиления балок, ригелей и колонн. Рабочая арматура обойм служит для усиления конструкций в растянутых зонах. Благодаря усадке бетона железобетонные обоймы плотно обжимают усиливаемый элемент и работают с ним совместно.

Прочность сцепления  нового бетона со старым зависит от многих факторов: условий укладки  бетонной смеси, методов ее уплотнения, тщательности обработки поверхности сопряжения, класса бетона и т. д.

При усилении колонны железобетонной обоймой  поверхность усиливаемой колонны  сначала очищают и насекают для  лучшего сцепления бетонной смеси  обоймы с колонной. По периметру  колонны устанавливают арматуру и разборно-переставную опалубку из щитов. Затем бетонируют обойму методом инъецирования мелкозернистой бетонной смеси, нагнетая ее в опалубку через инъекционные отверстия в щитах. Уплотняют бетонную смесь наружным вибратором.