Плита перекрытия

Содержание

1. Расчет и усиление плиты перекрытия

.1 Исходные данные

.2 Определение проектной несущей способности плиты перекрытия

.3 Определение фактической несущей способности плиты

.4 Восстановление несущей способности плиты

. Усиление второстепенной ветки монолитного перекрытия

.1 Исходные данные

.2 Определение проектной несущей способности второстепенной балки

.3 Определение фактической несущей способности второстепенной балки

.4 Несущая способность второстепенной балки на 1 погонный метр перекрытия

.5 Расчет усиления второстепенной балки под новую нагрузку

. Расчет и усиление колонны первого этажа

.1 Исходные данные

.2 Расчет и усиление колонны первого этажа

. Определение необходимой площади фундамента под новую нагрузку

5. Технология последовательность работ

. Технологическая последовательность процесса

1. Расчет и усиление плиты перекрытия

.1 Исходные данные

Бетон B 30, R_b = 17 МПа, γ_b2 = 0,9.

Рабочая арматура плиты (сетка): Ø 4 Вр-I, S = 200 мм.

Количество стержней на 1 погонный метр плиты: 5 шт.

А_s= 5*0, 126 = 0,98 см², R_s = 365 МПа (для Ø 4 Вр-I) , Е_s=170 000 МПа.

Толщина плиты перекрытия: 100 мм.

Защитный слой: а = 15 мм.

Увеличение полезной нагрузки на перекрытие 14 %.

Степень коррозии арматуры в плите 10 %.

Шаг второстепенных балок Ш = 1,1 м.

Сечение второстепенных балок с учетом высоты плиты: 200×350 мм.

.2 Определение проектной несущей способности плиты перекрытия

Рис. 1. Расчетная схема плиты.

Для определения несущей способности плиты перекрытия вырезаем полосу шириной 1 м и рассматриваем плиту как многопролетную балку.

Находим положение нейтральной оси

Проектная несущая способность плиты

Нагрузка на плиту с учетом собственного веса

Вес плиты перекрытия

Несущая способность плиты без учета собственного веса

1.3 Определение фактической несущей способности плиты

Коррозия арматуры в плите составляет 15%, тогда скорректированный диаметр арматуры составит:

,

где с - процент коррозии арматуры в плите (в долях единицы)

Коэффициент снижения сечения арматуры сетки:

Так как K_d < 0,5, то существующую арматуру необходимо учитывать в дальнейших расчетах.

Определяем фактическую площадь сечения арматуры:

,

где K^a_изм = 0,9 - коэффициент, учитывающий изменение арматуры в результате длительной эксплуатации.

Определяем фактическое сопротивление бетона:

,

где K^б_изм = 0,8 - коэффициент, учитывающий изменение бетона в результате длительной эксплуатации.

Находим фактическую несущую способность:

где σ_sc = 500 МПа при γ_b2 = 0,9

Снижение несущей способности плиты составило:

.

.4 Восстановление несущей способности плиты

Несущая способность плиты восстанавливаем с учетом увеличения нагрузки на 12% путем наращивания сжатой зоны бетона. Для обеспечения сцепления с поверхностью бетона устраиваем насечки глубиной до 10мм с последующим обезжириванием. Марка бетона наращивания принимается по R_b^факт=8,12 МПа из сравнения R_b^факт и R_b∙γ_b2 Принимаем В 30 17МПа (R_b∙γ_b2= =15,65 МПа).

Значение нагрузки с учетом собственного веса плиты

Возросший момент

При расчете предварительно примем ξ=ξ_R и выполним перерасчет для принятой марки бетона

,

где R_b^*- минимальное значение из R_b^факт =8.12 МПа и R_b^(В15)=17*0.9=16.65 МПа

Находим толщину наращиваемого слоя бетона

,

где . Тогда получаем

Окончательно принимаем h_s = 8 см.

Уточним вес плиты с наращиваемым слоем

Определим значение возросшей нагрузки с учетом уточненного веса плиты:

Проверим несущую способность плиты с набетонкой

Вывод: несущая способность обеспечена, примем толщину набетонки 8 см, общая толщина плиты составит 17см.

2. Усиление второстепенной балки монолитного перекрытия

.1 Исходные данные

Размеры второстепенной балки: b=200мм, h=350 мм.

Арматура второстепенной балки: 2 Ø 20 А- 300, A_s =7,5 см², R_s = 225 МПа. Бетон: B 30, R_b =8,5 МПа, γ_b2 = 0,9.

Процент коррозии арматуры второстепенной балки 12 %.

Толщина плиты перекрытия: 100мм.

Защитный слой арматуры второстепенной балки: а = 30мм.

Пролет вдоль здания: L=6 м.

.2 Определение проектной несущей способности второстепенной балки

Для определения положения нейтральной оси проверяется следующее неравенство

, (1)

где b’_f принимается меньшее из двух значений:

 и ,

а h’_f в данном случае принимает значение толщины монолитной плиты . Если условие выполняется, то граница сжатой зоны x находится в полке.

Рис. 2. Расчетная схема второстепенной балки монолитного перекрытия.

Определим положение нейтральной оси:

,

следовательно b’_f = 150см.

Нейтральная ось находится в полке.

Определяем проектную несущую способность второстепенной балки:

.

h₀=h-a=40-3=37см

.

2.3 Определение фактической несущей способности второстепенной балки

Определим фактическую несущую способность второстепенной балки с учетом коррозии арматуры и изменения бетона в результате длительной эксплуатации.

Скорректируем диаметр рабочей арматуры:

где 0,06 - степень коррозии арматуры во второстепенной балке (в долях единицы)

Коэффициент снижения сечения арматуры:

Следовательно, арматуру следует учитывать в расчете.

Находим новое положение нейтральной оси:

Таким образом, фактическая несущая способность второстепенной балки составляет:

Снижение несущей способности второстепенной балки:

Вывод: несущая способность снизилась на 17.6 %.

2.4 Несущая способность второстепенной балки на 1 погонный метр перекрытия

Собственный вес второстепенной балки при пересчете на 1 погонный метр перекрытия составляет:

,

Проектная несущая способность второстепенной балки по максимальному проектному моменту без учета собственного веса перекрытия

,

,

Вес плиты перекрытия

Фактическая (с учетом коррозии) несушая способность второстепенной балки на 1 п.м.:

,

.

.5 Расчет усиления второстепенной балки под новую нагрузку

Усилению подлежит второстепенная балка по максимальному пролетному моменту с учетом собственного веса перекрытия. Максимальная несущая способность перекрытия увеличилась на 12% по отношению к проектной несущей способности

плита перекрытие балка колонна

Толщина слоя обетонирования второстепенной балки снизу и с боков принимается равной h_оs = 5 см. Для обетонирования принимаем бетон  марки В 30.

Максимальный пролетный момент второстепенной балки с учетом увеличения нагрузки составит:

,

Где (сечение главной балки условно принимаем )

Так как , то для обеспечения несущей способности под новую нагрузку необходимо увеличить несущую способность по пролетному моменту .

Размеры второстепенной балки с учетом обетонирования:

, .

.

Определяем дополнительное армирование второстепенной балки под новую нагрузку:

,

.

Принимаем 2Æ10 А-I A_ss = 1,57 см².

3. Расчет и усиление колонны первого этажа

.1 Исходные данные

Сечение колонны первого этажа: 400×400 мм.

Арматура колонны: 4 Ø 32 А- 300, A_s = 24,18 см², R_s = 225 МПа.

Бетон: B 30, R_b = 17 МПа, γ_b2 = 0,9.

Расчетная нагрузка на покрытие, включая снег: q_кр = 4,2 кН/м².

Количество этажей: n_эт = 3.

Высота этажа: H_эт = 4,2 м.

.2 Расчет и усиление колонны первого этажа

Нагрузка на колонну в уровне верха фундамента:

,

где  - собственный вес колонны,

вес усиленного перекрытия одного этажа на грузовой площади одной колонны (K - количество второстепенных балок в одном пролете,  - собственный вес второстепенной балки с учетом усиления, -собственный вес главной балки ),

вес покрытия, включая снег на грузовой площади одной колонны (B - пролет поперек здания).

Продольная сила N_длит от постоянных и временных длительных нагрузок составляет 60 % от полной нагрузки N_к:

Фактический диаметр арматуры в колонне с учетом коррозии арматуры 14 %

Изменение Ø арматуры:

т.е. арматуру колонны следует учитывать в расчете.

Фактическая площадь арматуры колонны:

В общем случае расчет элементов со случайным эксцентриситетом производится как для внецентренно сжатых элементов. Однако для элементов прямоугольного сечения при расчетной длине l₀≤20∙h и симметричной арматуре классов А-I, А-II, A-III допускается расчет с использованием формулы для центрального сжатия. В соответствии с опытами в предельном состоянии по прочности напряжения в бетоне принимаем равным R_b, а в арматуре - R_s.

Условие прочности

где A - площадь бетона в поперечном сечении; A_s - площадь всей арматуры в сечении элемента; (φ - коэффициент, учитывающий гибкость элемента, длительность загружения, характер армирования (он получен из расчета на внецентренное сжатие с учетом влияния случайного эксцентриситета):

,

Гибкость колонны:

Для колонн зданий с монолитными перекрытиями .

0,7∙420=257см

Для найденного значения  и отношения  определяем коэффициенты

0.832

0.858

,

.

Принимаем

Определение усилия на колонну с учетом случайного эксцентриситета:

,

где  - коэффициент условий работы.

Так как - усиление колонны требуется по расчету.

2.      Пересчитывается гибкость колонны с учетом набетонки:   (b_u - ширина колонны с учетом набетонки);

.        Определяются коэффициенты φ_b=0,9136 и φ_r=0,9187 по  таблице 3.20 СНиП и вычисляется коэффициент  который должен быть  ( - площадь сечения колонны с учетом набетонки, h_u=49см - высота колонны с учетом набетонки,

);

4.      Так как условие  удовлетворяется, то по значению

A_ss=17,76см² предварительно принимаем количество и диаметр арматуры для усиления 8 Ø 14 А_s=15,36 см² и проводится проверочный расчет:

5.      Определим коэффициент φ (при этом в формулу вместо A_ss подставляется площадь сечения арматуры А_s=15,36 см², принятой для усиления) следя за выполнением условия ;

=φ_r

6.      Определяется площадь сечения усиленной части колонны

;

7.      Определяется толщина набетонки .

Значение b_s получилось меньше ранее принятого, то есть окончательно принимаем толщину набетонки 12см.

4. Определение необходимой площади фундамента под новую нагрузку

Нормативная нагрузка на фундамент

,

где  - коэффициент надежности по нагрузке.

Требуемая площадь фундамента

,

где R₀ - нормативное давление на грунт,

γ_mf = 19 кН/м³ - удельный вес грунта,

H₁ = 1,6 м - глубина заложения фундамента (ниже уровня промерзания грунта)

Определяем размеры фундамента в плане:

Принимаем , т.е. 230×230 см.

5. Технологическая последовательность работ

. Снятие временной нагрузки на перекрытие.

. Усиление существующих фундаментов, путем увеличения площади подошвы.

. Усиление колонн, путем устройства железобетонных обойм.

. Усиление второстепенных балок и плит перекрытия. Второстепенные балки усиливаются путем устройства железобетонных рубашек, плиты перекрытия усиливаются путем наращивания сжатой зоны бетона.

6. Технологическая последовательность процесса

. Усиление фундаментов. Усиление проводят путем наращивания подошвы фундамента. Наращивание проводят с помощью железобетонных обойм. Перед устройством обойм поверхность старого фундамента необходимо подготовить. Для этого на поверхность старого фундамента с помощью перфоратора наносят насечки. В случае необходимости обеспечить дополнительное сцепление обоймы с фундаментом ее анкеруют путем устройства отверстий с помощью перфораторов. В просверленные отверстия вставляют анкерные стержни.

. Усиление колонн. Усиление проводят путем устройства железобетонных обойм с продольной рабочей арматурой. Перед устройством обоймы снимают защитный слой колонны, арматура зачищают металлическими щетками (при необходимости обезжиривают ортофосфорной кислотой), при необходимости проводят насечку бетона, очищают образовавшейся поверхности от пыли. После установки новых арматурных каркасов их крепят хомутами на сварке к существующей арматуре. Устанавливают опалубку, и под давлением проводят закачку бетона в обойму.

. Усиление второстепенной балки. Снимают защитный слой с нижней части балки, арматура зачищают металлическими щетками (при необходимости обезжиривают ортофосфорной кислотой), очищают образовавшейся поверхности от пыли. Проводят восстановление защитного слоя путем нанесения слоями пластичного мелкозернистого бетона.

. Усиление плиты перекрытия. Усиление проводят путем устройства одностороннего железобетонного наращивания. Перед устройством наращивания, проводят насечку бетона, промывают поверхность. Проводят наращивание слоя бетона.