Усиление конструкций и оснований

Стр 1 из 4Следующая ⇒

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСБУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования ”Гомельский государственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомола Белоруссии”

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель

учреждения образования

_________С.В.Артемова

«___» __________ 2015 г.

Усиление конструкций и оснований

Методические рекомендации по изучению учебной дисциплины, задания для контрольной работы и рекомендации по ее выполнению

Для учащихся заочной формы обучения 3 курса

По специальности 2-70 02 01

«Промышленное и гражданское строительство»

Гомель

Автор Книжникова В.О., преподаватель УО ГГДСК

Разработано на основе типовой программы дисциплины

«Усиление конструкций и оснований»

Обсуждено и одобрено на заседании цикловой комиссии

преподавателей цикла «Промышленное и гражданское строительство»,

протокол № 1 от «31» августа 2015г.

Пояснительная записка

В практике строительства, эксплуатации и переустройства зданий и сооружений различного назначения часто возникает необходимость восстановления и усиления частично разрушенных или поврежденных конструкций. Дефекты и повреждения возникают в результате: а) взаимодействия объекта с окружающей средой, б) взаимодействия элементов системы между собой и в) протекании определенных процессов в материалах, из которых состоят элементы здания.

Программой специального курса «Усиление строительных конструкций и оснований» предусматривается изучение причин, вызывающих дефекты и повреждения строительных конструкций, а также способов усиления строительных конструкции в целом или отдельных ее элементов.

Изучение дисциплины базируется на знаниях учащихся по предметам «Строительные материалы и изделия», «Строительные конструкции», «Гражданские и промышленные здания».

В результате изучения дисциплины учащиеся должны знать:

- причины, вызывающие необходимость усиления конструкций;

- основные способы и методы усиления строительных конструкций и оснований;

- основные положения при разработке проектной документации, расчете и конструировании усилений;

- методику расчета усиления строительных конструкций их различных материалов;

должны уметь:

- определять оптимальные способы усиления конструкций;

- определять расчетные характеристики материалов;

- выполнять проверку прочности элементов, имеющих ослабления в виде вырезов, вырывов, подрезов;

- выполнять расчеты усиления основных металлических, железобетонных, каменных и армокаменных конструкций;

- пользоваться нормативно-справочной литературой.

Учебным планом для учащихся-заочников на изучение дисциплины «Усиление строительных конструкций и оснований» отведено 8 часов, из них на установочные и обзорные занятия – 4 часа, на практические работы – 4 часа. В конце изучения дисциплины предусмотрена итоговая контрольная работа.

К итоговой контрольной работе по дисциплине допускаются учащиеся, у которых в соответствии с учебной программой дисциплины выполнена и зачтена домашняя контрольная работа, практические работы.

Основа методики изучения дисциплины – самостоятельная работа учащегося. Рекомендуется следующая очередность изучения материала:

- ознакомление с содержанием программы и методическими указаниями;

- изучение материала по рекомендуемой литературе и краткое конспектирование его основных положений с выполнением необходимых чертежей и схем, записью расчетных формул;

- освоение методик расчета и проектирования основных элементов гражданских и промышленных зданий.

Учебный материал следует изучать систематически и в последовательности, приведенной в примерном тематическом плане.

Со всеми вопросами, возникающими во время работы над материалом программы, следует обращаться к преподавателю.

Вопросы для самоконтроля

Введение

1. Роль усиления оснований и конструкций. Характеристика усиления, ее особенности.

2. Цели и задачи, решаемые при усилении. Определение усиления конструкций.

3. Основные причины, вызывающие необходимость усиления конструкций.

4. Основные способы и методы усиления.

5. Необходимая техническая и эксплуатационная документация при решении вопроса по усилению конструкций.

Тема 1 Усиление металлических конструкций. Методы усиления.

Усиление балок, колонн, ферм

Основные положения при разработке проектной документации, расчете и конструировании усилений.
Дефекты и повреждения стальных конструкций.
Учет влияния коррозионных повреждений.
Проверка прочности элементов, имеющих ослабления в виде вырезов, вырывов, подрезов.
Усиление балок путем изменения конструктивной схемы, увеличения сечения.
Усиление колонн путем увеличения сечения, изменения конструктивной схемы за счет уменьшения расчетной и эффективной длины.
Усиление стропильных ферм за счет увеличения сечения элементов ферм путем изменения конструктивной схемы, усиление сварных швов.

Тема 2 Усиление железобетонных несущих элементов зданий.

Фундаменты и способы их усиления

1. Определение необходимости усиления железобетонных конструкций. Классификация способов усиления.

2. Усиление сжатой зоны бетона путем наращивания дополнительного слоя бетона. Расчетные формулы.

3. Усиление балок в растянутой зоне бетона путем приварки дополнительного слоя арматуры. Расчетные формулы.

4. Усиление железобетонных колонн обоймами. Определение необходимой толщины добавочного слоя бетона обоймы. Расчетные формулы.

5. Основные причины и методы усиления фундаментов.

Тема 3 Усиление каменных конструкций

Причины, вызывающие усиление каменных элементов.
Каменные элементы, усиленные обоймами. Три основных вида обойм: стальные, железобетонные, армированные растворные.
Основные факторы, влияющие на эффективность обойм. Конструктивные требования при усилении обоймами.
Расчетные формулы по усилению кирпичной кладки при стальной обойме, железобетонной обойме, при армированной железобетонной обойме.

Методические указания по выполнению

Контрольной работы

Контрольная работа предусмотрена учебным планом заочного отделения и составлена в 20 вариантах индивидуально для каждого учащегося.

Вариант контрольной работы соответствует порядковому номеру по журналу.

Каждый вариант контрольной работы включает 2 теоретических вопроса и 2 задачи.

Ответы на теоретические вопросы учащийся должен изложить своими словами. Дословное переписывание материалов из литературных источников не допускается. Объем рукописного текста на теоретический вопрос не должен превышать 4-5 страницы. Графики, рисунки и схемы выполняют простым карандашом. Использование отсканированных изображений не допускается!

Задача №1 выполняется после самостоятельного изучения темы №2 «Усиление железобетонных несущих элементов зданий. Фундаменты и способы их усиления».

Задача №2 выполняется после самостоятельного изучения темы №3 «Усиление каменных конструкций».

При выполнении домашней контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:

1) контрольную работу выполняют чернилами (шариковым или гелевым стержнем синего или черного цвета), четким и разборчивым подчерком в ученической тетради с пронумерованными страницами или с использованием компьютерной техники;

2) для пометок и замечаний преподавателя необходимо оставлять поля шириной 40 мм и соблюдать достаточный интервал между строчками;

3) содержание вопроса обязательно переписывают;

4) в ответах, по необходимости, должны быть графики, рисунки, схемы, таблицы;

5) в конце контрольной работы должна быть указана литература, использованная при ее выполнении, дата окончания работы, поставлена подпись учащегося;

6) на обложку контрольной работы наклеивается бланк установленного образца, указывается учебный шифр и номер варианта.

Выполненная контрольная работа высылается в колледж для проверки. После получения проверенной работы следует изучить замечания преподавателя и исправить ошибки в этой же тетради, сделав заголовок «Работа над ошибками».

Контрольная работа, в которой не раскрыты теоретические вопросы задания, или ответы на них переписаны из учебника без адаптации к конкретному заданию, имеются грубые ошибки в выполнении практических заданий, решении задач возвращается учащемуся на доработку. Доработанный вариант незачтенной домашней контрольной работы представляется вместе с первым вариантом для повторного рецензирования, при этом правильно выполненная часть задания не переписывается.

Контрольная работа, выполненная небрежно, написанная неразборчивым почерком, а также выполненная по неправильно выбранному варианту, возвращается учащемуся без проверки с указанием причин возврата.

Отрецензированная домашняя контрольная работа возвращается учащемуся. Зачтенные домашние контрольные работы по дисциплине предъявляются учащимся преподавателю перед проведением итоговой контрольной работы.

Вариант №1

1. Цели, стоящие перед обследованием строительных конструкций. Методика обследования конструкций.

2. Усиление каменных конструкций.

Вариант №2

1. Предварительное напряжение выгибом и с помощью распорных устройств.

2. Увеличение несущей способности оснований, фундаментов.

Вариант №3

1. Предварительно напряженные конструкции: цели преднапряжения, основные способы создания преднапряжения конструкций.

2. Уширение фундаментов.

Вариант №4

1. Оценка деформаций конструкций и прочности материалов.

2. Установка дополнительных закладных деталей и усиление стыков. Усиление подкрановых балок.

Вариант №5

1. Подведение шпренгелей к несущим конструкциям. Введение затяжек в несущие конструкции.

2. Усиление фундаментов буроинъекционными сваями.

Вариант №6

1. Характерные дефекты эксплуатируемых строительных конструкций. Причины возникновения трещин.

2. Усиление фундаментов с помощью свай.

Вариант №7

1. Наиболее уязвимые места в зданиях и сооружениях. Деформации зданий, находящихся вблизи вновь построенных и на склонах.

2. Закрепление грунтов основания цементацией и силикатизацией.

Вариант №8

1. Диагностика оснований и фундаментов.

2. Электрохимическое и термическое закрепление грунтов основания.

Вариант №9

1. Диагностика стен здания и перекрытий.

2. Упрочнение и подъем деформировавшегося основания высоконапорной инъекцией.

Вариант №10

1. Факторы, вызывающие необходимость усиления конструкций. Основные способы усиления.

2. Введение дополнительных опор в реконструируемом здании.

Вариант №11

1. Увеличение сечения элементов и их соединений.

2. Устройство под зданием фундаментной плиты.

Вариант №12

1. Определение прочности бетона и камня.

2. Заглубление фундаментов. Подводка под колонны нового фундамента.

Вариант №13

1. Составление дефектных ведомостей или таблиц.

2. Увеличение опорной площади фундамента.

Вариант №14

1. Оценка прочности металла.

2. Усиление железобетонных конструкций.

Вариант №15

1. Определение фактических нагрузок на усиливаемую конструкцию.

2. Ремонт и усиление перекрытий при реконструкции зданий.

Вариант №16

1. Постановка дублирующих элементов и разгрузка несущей конструкции.

2. Ремонт, усиление и замена лестниц и балконов.

Вариант №17

1. Составление обмерочных чертежей.

2. Усиление стропильных конструкций.

Вариант №18

1. Основные причины аварий и повреждений. Деформации конструкций от повышенных температур и огня.

2. Усиление бутового фундамента и стен подвала.

Вариант №19

1. Устройство дополнительных опор, подкосов, подвесок и оттяжек.

2. Способы усиления и разгрузки ленточных фундаментов.

Вариант №20

1. Влияние отрицательных температур на основания и конструкции зданий. Коррозионное разрушение конструкций.

2. Усиление подкрановых балок и безбалочных перекрытий.

Таб.1. Исходные данные к задаче №1

№ варианта	Ширина существующего фундамента b, см	Расчетное сопротивление грунта R, кПа	Шаг траверс, м	Нагрузка после усиления F, кН/м
			1, 0
			1, 1
			0, 9
			0, 8
			1, 0
			1, 1
			0, 9
			0, 8
			1, 0
			1, 1
			0, 9
			0, 8
			1, 0
			1, 1
			0, 9
			0, 8
			1, 0
			1, 1
			0, 9
			0, 8

Таб.2. Исходные данные к задаче №2

№ варианта	Ширина простенка b, см	Толщина простенка h, см	Высота этажа, м	Расчетная нагрузка, кН	Эксцентриси-тет е₀, см
			2, 8
			2, 7
			3, 0		3, 5
			3, 3		4, 2
			2, 8		5, 5
			2, 7
			3, 0
			3, 3
			2, 8		3, 5
			2, 7		4, 2
			3, 0		5, 5
			3, 3
			2, 8
			2, 7
			3, 0		3, 5
			3, 3		4, 2
			2, 8		5, 5
			2, 7
			3, 0		3, 8
			3, 3		4, 8

Решение

Поскольку фундамент ленточный, рассчитываем участок фундамента длиной 1 = 100 см = 1 м.

Требуемая ширина подошвы фундамента равна:

Ширина полос обетонировки d фундамента с каждой стороны:

Нагрузка, воспринимаемая фундаментом от реактивного давления грунта на ширину d = 0, 25 м и длину l = 1 м равна:

Эта нагрузка будет восприниматься каждой консолью траверсы и вызывать в ней изгибающий момент:

где

Принимаем сечение траверсы из двух швеллеров. Требуемый момент сопротивления W_тр равен:

где R — расчетное сопротивление стали класса С235, принятое по таб.51* СНиП II–23-81* Стальные конструкции.

Принимаем траверсу из двух швеллеров №14:

2 W_х = 2·70, 2 = 140, 4 см³ > 135, 9 см³,

где W_х=70, 2 см³ – момент сопротивления сечения швеллера №14, определяемый по сортаменту (Приложение I).

Решение

Усиливаем простенок обоймой из 4-х уголков 50× 50× 5 с площадью сечения и полосами 50× 8 с площадью сечения . Полосы располагаем по высоте с шагом s = 35 см. Расчетное сопротивление металла полос R_sw = 150 МПа, а уголков в зависимости от схемы передачи нагрузки на уголки и с уголков на стену: без передачи 43 МПа, с односторонней передачей 130 МПа, с двухсторонней передачей (уголки непосредственно воспринимают нагрузку и передают ее вниз) 190 МПа.

Несущая способность простенка после усиления уголками определяется по формуле:

где φ и η — коэффициенты, зависящие от эксцентриситета е₀ и высоты сечения

простенка h;

;

- средний коэффициент продольного изгиба всего простенка и сжатой части простенка, зависящие соответственно от гибкостей λ ₁ и λ ₂;

; (Приложение II);

здесь ,

откуда .

m_к = 0, 7 при наличии трещин в кладке. Если они отсутствуют, то m_к = 1;

m_g = 1 при h ≥ 30см.

А - площадь сечения усиливаемой кладки,

А = b·h = 90∙ 51 = 4590 см² = 0, 459 м²;

μ - процент армирования кладки поперечными полосами,

Несущая способность усиленного металлической обоймой простенка при R_s_с = 43 МПа равна:

Как видно, несущая способность простенка после усиления выше, чем расчетная нагрузка.

6 Темы для самостоятельного изучения материала дисциплины

Темы для самостоятельного изучения	Литература
Тема 1. Усиление металлических конструкций 1. Основные положения при разработке проектной документации, расчете и конструировании усилений 2. Дефекты и повреждения стальных конструкций 3. Усиление металлических стропильных ферм	[1] стр.125-131, [4] стр.165-168, [8] стр.83-87 [1] стр.73-76, [6] стр.47-50. [1] стр.191-202
Тема №2. Усиление железобетонных несущих элементов зданий. Фундаменты и способы их усиления. 1. Определение необходимости усиления железобетонных конструкций 2. Классификация способов усиления. Усиление сжатой зоны бетона путем наращивания дополнительного слоя бетона 3. Расчетные формулы. Усиление балок в растянутой зоне бетона путем приварки дополнительного слоя арматуры 4. Усиление железобетонных колонн обоймами 5. Основные причины и методы усиления фундаментов	[1] стр.125-131 [1] стр.160-163, [2] стр. 5-11 [2] стр.286-288. [1] стр.180-191, [2] стр.8-11. [1] стр.131-144, [3] стр.3-32, [4] стр.175-176, [5] стр.174-175.

Литература

1. Реконструкция зданий и сооружений / А.Л.Шагин, Ю.В. Бондаренко, Д.Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров; Под ред. А.Л. Шагина: Учебное пособие для строит. спец. вузов. - М.: Высш. шк., 1991.-352 с.: ил.

2. Бондаренко С.В., Санжаровский Р.С. Усиление железобетонных конструкций при реконструкции зданий - М.: Стройиздат, 1990 г.

3. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий.-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1988.-287 с.

4. Травин В.И. Капитальный ремонт и реконструкция жилых и общественных зданий - «Феникс», Ростов-на-Дону, 2002 г.

5. В.Н. Кутуков. Реконструкция зданий. – М.: Высшая школа, 1981. – 263 с., ил.

6. Калинин А.А. Обследование, расчет и усиление зданий и сооружений: Учебное пособие / Издательство Ассоциации строительных вузов. Москва; 2004, 160 с.

7. Девятаева Г.В. Технология реконструкции и модернизации зданий: Учеб. пособие. – М.: ИНФРА-М, 2006.-250 с.- (Среднее профессиональное образование).

8. Федоров В.В. Реконструкция и реставрация зданий: Учебник.- М.: ИНФРА-М, 2003. – 208 с. – (Серия «Среднее профессиональное образование»).

9. Б.С. Попович, Е.Р. Хило. Усиление строительных конструкций. – Львов, Высшая школа, 1985. – 290 с.

10. Пособие по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*). – М.: Стройиздат, 1989. – 159 с.

11. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81). – М.: ЦИНТ, 1988. – 150 с.

12. Усиление железобетонных конструкций (Пособие П1-98 к СНиП 2.03.01-84*). - Минск, 1998. – 189 с.

СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

СНиП II-23-81*. Стальные конструкции.

СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции.

ТКП 45-5.05-146-2009 (02250). Деревянные конструкции.

СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции.

ТКП 45-5.01-67-2007 (02250). Фундаменты плитные. Правила проектирования.

ТКП 45-5.01-254-2012 Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные положения. Строительные нормы проектирования.

Приложение I Сокращенный сортамент швеллеров по ГОСТ 8239-72

Приложение II Коэффициенты продельного изгиба φ

Гибкость	Коэффициенты продельного изгиба φ при упругих характеристика кладки α
λ _h	λ _i
					0, 98	0, 94	0, 9	0, 82
		0, 98	0, 96	0, 95	0, 91	0, 88	0, 81	0, 68
		0, 95	0, 92	0, 9	0, 85	0, 8	0, 7	0, 54
		0, 92	0, 88	0, 84	0, 79	0, 72	0, 6	0, 43
		0, 88	0, 84	0, 79	0, 72	0, 64	0, 51	0, 34
		0, 85	0, 79	0, 73	0, 66	0, 57	0, 43	0, 28
		0, 81	0, 74	0, 68	0, 59	0, 5	0, 37	0, 23
		0, 77	0, 7	0, 63	0, 53	0, 45	0, 32	—
		0, 69	0, 61	0, 53	0, 43	0, 35	0, 24	—
		0, 61	0, 52	0, 45	0, 36	0, 29	0, 2	—
		0, 53	0, 45	0, 39	0, 32	0, 25	0, 17	—
		0, 44	0, 38	0, 32	0, 26	0, 21	0, 14	—
		0, 36	0, 31	0, 26	0, 21	0, 17	0, 12	—
		0, 29	0, 25	0, 21	0, 17	0, 14	0, 09	—
		0, 21	0, 18	0, 16	0, 13	0, 1	0, 07	—
		0, 17	0, 15	0, 13	0, 1	0, 08	0, 05	—
		0, 13	0, 12	0, 1	0, 08	0, 06	0, 04	—
Примечания: Коэффициенты φ при промежуточных величинах гибкостей определяются по интерполяции.