Усиление пролета ригеля и железобетонной колонны (стр. 1 из 3)

Содержание:

1. Проектирование усиления пролета неразрезного многопролетного ригеля рамы.

1.1 Исходные данные на проектирование усиления пролета неразрезного многопролетного ригеля рамы

1.2. Расчет несущей способности ригеля в пролете и на опорах.

1.3. Перераспределение моментов

1.4.Расчет арматуры усиления на правой опоре

1.5 Расчет несущей способности ригеля

1.6 Расчет сечения затяжки

1.7 Расчет сближения тяжей затяжки.

1.8 Расчет системы ригель-затяжка

1.9. Построение эпюр изгибающих моментов и перерезывающих сил в ригеле с учетом влияния затяжки

1.10 Проверка прочности ригеля наклонным сечениям

1.11 Проверка прогиба ригеля после усиления

2. Проектирование усиления железобетонной колонны, преднапряженной стальными распорками

2.1. Исходные данные на проектирование усиления железобетонной колонны

2.2 Расчет требуемого сечения уголков распорки

2.3 Расчет соединительных планок

2.4. Расчет ветви распорки на устойчивость при ее предварительном напряжении.

2.5 Расчет бокового смещения “Х” в месте изгиба уголков.

2.6. Расчет сварных швов крепления планок-упоров к уголкам распорок.

Список литературы9

1. Проектирование усиления пролета неразрезного многопролетного ригеля рамы.

1.1. Исходные данные на проектирование усиления пролета неразрезного многопролетного ригеля рамы

Пролет ригеля - 9м.

Размеры сечения ригеля h=75см, b=30см, h₀ = h – 5 = 70см.

Кубиковая прочность бетона R_куб=37,5МПа

Рабочая арматура класса А-III

В середине пролета 3Ø28

На левой опоре 3Ø28

На правой опоре 3Ø28

Поперечная арматура класса А-III

На приопорном участке 3Ø10, S=2см

В средней части пролета 3Ø10, S=50см

Монтажная арматура класса A-IIØ10.

Полная нагрузка до усиления 80кН/м, после усиления 97,4кН/м

Изгибающие моменты от расчетной нагрузки

после усиления М_оп.лев=594,1кНм, М_пр=462,7кНм, М_оп.пр.=452,2кНм

Поперечные перерезывающие силы Q_лев=360кН, Q_пр = 360кН.

В результате испытания неразрушающими методами установлено , что бетон имеет кубиковую прочность R_куб=37,5МПа, что в соответствии [2, п.6,15] соответствует классу бетона В=0,8·37,5=30 (В30), для которого R_b=17·γ_b₂=17·0.9= =15.3МПа. Расчетное сопротивление арматурной стали в соответсвии с [1, п.6,18] равно

, R_sc = 339МПа. Расчетное сопротивление арматуры R_sw= R_s·0.8·0.9 = 339·0.8·0.9 = 244МПа.

Расчетное сопротивление бетона на растяжение:

R_bt=1.05γ_b₂= =1.05·0.9=0.95МПа.

Рис 1 – Ригель.

1.2 Расчет несущей способности ригеля в пролете и на опорах

Высота сжатой зоны

Относительная высота сжатой зоны

M_нес = R_sA_sh₀(1-0.5ξ) = 339·18.47·10^-1·0.7(1-0.5·0.19)= 397кНм.

В результате расчета ригеля в составе рамы (в предположении упругой работы конструкций) на нагрузки, которые увеличатся после усиления получаем:

После усиления:

Постоянная - 29,22кН/м

Длительная -

Временная -

Кратковременная - 34,09кН/м

Σ97,4кН/м

М_оп.лев=594,1кНм, М_пр=462,7кНм, М_оп.пр.=452,2кНм

Полная нагрузка до усиления 80кН/м.

Балочный момент М_б = 462,7 + 0,5(594,1 + 452,2) = 986кНм

Проверка

кНм

Рис 2 – Эпюра моментов в ригеле от полной нагрузки.

1.3 Перераспределение моментов

Возможно, уменьшить опорные моменты при увеличении пролетного момента с учетом неупругих деформаций железобетона (в соответствии с руководством по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций).

Опорные моменты можно уменьшить на 30%.

Тогда получаем M_лев,_min= 0,7·594,1 = 416кНм, что больше М_нес = 397кНм, следовательно здесь требуется усиление.

M_пр,_min= 0,7·462,7 = 324кНм, что меньше М_нес = 397кНм, следовательно здесь усиление не требуется.

На левой опоре требуется рассчитать арматуру на величину разности моментов ΔМ = 416 - 397 = 19кНм

Конструкция усиления левой опоры ригеля показана на рисунке 3:

Рис3 – Усиление левой опоры ригеля.

1.4 Расчет арматуры усиления на правой опоре

0,0074

м²

Принимаем 2Ø10A-IIIA_s=1,57см²

Так как полученное решение приближенно, тк не найден общий центр тяжести арматуры необходимо проверить несущую способность балки на левой опоре – М_{лев, нес}.

Рассчитываем положение общего центра тяжести сечения арматуры с нахождением h₀.

Статический момент площади всей арматуры относительно оси 0-0:

ΣS_0-0=3A_Ø28·70 + 2 A_Ø10·75 = 18.47·70 + 1.57·75 = 1410,7см

ΣА_S = 18.47 + 1.57 = 20.04см²

Рабочая высота сечения

см

Относительная высота сжатой зоны:

Проверка выполняется

Плечо внутренней пары сил Z = h₀ – 0.5·ξh₀ = 70.4 – 0.5·0.21·70.4 = 63м.

1.5 Расчет несущей способности ригеля

Несущая способность ригеля на правой опоре

М_{лев, нес} = ΣR_SA_SZ = (339·18.47+ 365·1.57)·10^-1·0.63 = 431кНм

Что более M_лев,_min= 416кНм

В результате перераспределения момент в опоре увеличивается:

М_пр= М_б -0,5(М_лев,оп + М_пр,оп) = 986 – 0,5(416 + 397) = 580кНм

Эпюра моментов в ригеле после их перераспределения вследствие неупругих деформаций приведена на рисунке

Найдем опорные реакции

В пролете часть момента (М_п =397кНм) передается на основную арматуру, затяжки.

Рис 4 – Эпюра моментов в ригеле после их перераспределения вследствие неупругих деформаций

1.6 Расчет сечения затяжки

Момент передаваемый на затяжку (и соответствующую сжатую зону бетона) равен:

М_з = М_пр - М_лев = 580 – 397 = 183кН

Принимаем затяжку из двух стержней Ø25 A-III(А_з=9,82см²)

Проверяем прочность ригеля с затяжкой по нормальным сечениям (метод Поповича):

см²

4, M_нес = R_s·A_red·h_red(1-0.5ξ) = 339·29·10^-1·0.74(1-0.5 ·0.29) = 622кНм

Так как M_нес= 622кНм > M_max= 580кНм Условие прочности удовлетворяется.

Рис 5 – Усиление ригеля затяжкой.

1.7 Расчет сближения тяжей затяжки

Величина напряжения затяжки назначается в пределах 09R_s_,_ser≥σ_р≥0,3R_s_,_ser_.

Чем больше величина предварительного напряжения , тем больше величина начальной разгрузки балки, но тем меньше затяжка в состоянии воспринимать увеличение напряжений при увеличении нагрузки. Кроме того, увеличение преднапряжений повышает изгибную жесткость балки, что бывает необходимо для обеспечения предельного изгиба.

Принимаем σ_р = 0,3R_s_,_ser = 0,3·390 = 117МПа. Принимаем σ_р = 120МПа.

Для обеспечения принятой величины напряжения σ_р необходимо определить степень затягивания гайки стяжного болта, что контролируется по зазору между тяжами (сближение тяжей).

Выполняем расчет сближения тяжей (расчетная схема приведена на рис. 6)

Рис 6 – Расчетная схема сближения тяжей.

Удлинение тяжа, при напряжении σ_р = 120МПа:

Боковые смещения:

Величина сближения тяжей δ = B-2a = 300-2·105 = 90мм.

1.8 Расчет системы ригель-затяжка

Исходные данные:

E_b=32500МПа; Е_S=200000МПа; A_S=18.47см²; A_b=0.3·0.75=0.225м²

h_з = 0,816м; tgα=0.3; cosα=0.958; sinα=0,287.

Момент инерции сечения ригеля:

Параметры:

0,962

0,509

Усилие в шпренгеле от предварительного напряжения:

D = 0.826P·tgα = 0.826·118·0,3 = 29 кН

где Р = σ_рА_з = 120·9,82·10^-1 = 118кН – усилие затяжке от предварительного преднапряжения/