Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Практичне заняття 1
РОЗРАХУНОК КОНСТРУКЦІЙ ПІДСИЛЕННЯ ЦЕГЛЯНОЇ КЛАДКИ
1.1 Розрахунок конструкцій з цегляної кладки, підсиленої ненапружуваними металевими обоймами, при центральному і відцентровому стисканні при ексцентриситетах, що не виходять за межі ядра перерізу, виконується за формулами:
(1.1)
при залізобетонній обоймі:
(1.2)
при армованій розчинній обоймі:
. (1.3)
Коефіцієнти і приймаються при центральному стисканні = 1 і = 1 - при від-центровому стисканні (за аналогією з відцентрове стиснутими елементами із сітчастим ар-муванням).
(1.4)
(1.5)
де N - поздовжня сила, МН;
Ams - площа перерізу підсилюваної кладки, м2;
- площа перерізу поздовжніх кутиків сталевої обойми чи поздовжньої арматури залізобетонної обойми, м2;
Аb - площа перерізу бетону обойми, укладена між хомутами і кладкою (без урахування захисного шару), м2;
Rsw - розрахунковий опір поперечної арматури обойми, МПа (табл. 2);
Rsc - розрахунковий опір кутиків чи поздовжньої стиснутої арматури, МПа (табл.2);
- коефіцієнт поздовжнього вигину (при визначенні значення пружної характеристики ms - приймається як для непідсиленої кладки (див. 4.2 СНіП 11-22);
mg - коефіцієнт, що враховує тривалий вплив навантаження (див. 4.7 СНіП П-22);
тk - коефіцієнт умов роботи кладки, прийнятий рівним 1 для кладки без тріщин, для кладки з тріщинами - 0,7;
mb - коефіцієнт умов роботи бетону, що приймається рівним 1 при передачі навантаження на обойму і наявності опори знизу обойми; 0,7 - при передачі навантаження на обойму і відсутності опори знизу обойми і 0,35 - без безпосередньої передачі навантаження на обойму;
- відсоток армування хомутами і поперечними планками, що визначається формулою
(1.6)
де As - площа перерізу хомута чи поперечної планки, м ;
h і b - розміри сторін підсилюваного елемента, м (h - висота перерізу в площині дії зги- нального моменту);
s - відстань між осями поперечних зв'язків при сталевих обоймах, м (h b s, але не більше 0,5 м) або між хомутами при залізобетонних і штукатурних обоймах (s 0,15м);
ео - ексцентриситет поздовжньої сили N щодо центра ваги перерізу, м (див. 4.7 СНіП ІІ-22).
1.2 Розрахунковий опір арматури обойми при влаштуванні обойм приймається за табл. 1.1.
Таблиця 1.1 - Розрахунковий опір арматури обойми при влаштуванні обойм
|
Армування |
Розрахунковий опір арматури, МПа |
|
|
Сталь класу |
||
|
А-І (А240) |
А-ІІ (А300), А-ІІІ (А400) |
|
|
Поперечна арматура |
150 |
190 |
|
Поздовжня арматура без безпосереднього передання навантаження на обойму |
43 |
55 |
|
Те саме, при переданні навантаження на обойму з однієї сторони |
130 |
160 |
|
Те саме, при переданні навантаження з двох сторін |
190 |
240 |
1.З Несуча спроможність центрально-стиснутих кам'яних стовпів, підсилених по-передньо напруженими металевими навісними обоймами, МН
N = Nse + mq φ ΔNms , (1.7)
те саме - обоймами-стояками:
N = Nse + mq φ (ΔNms + nNs2), (1.8)
де mg - коефіцієнт, що враховує вплив тривалого навантаження;
Nms - збільшення несучої спроможності підсиленого кам'яного стовпа, МН;
Ns2 - несуча спроможність металевих кутиків, МН;
n - число поздовжніх металевих кутиків з несучою спроможністю Ns2.
ΔNms = Ams R1,t / μ* ; (1.9)
* = 0,5(12)z / {2,2Ruln(1z / (1,1 Ru))} ; (1.9.а)
z = Nse/Ams ; (1.9.б)
= 0,2,
де R1,t - мінімальна міцність цегли зовнішньої верстви на розтяг при вигині, МПа;
μ* - коефіцієнт Пуассона, що приймається з урахуванням пластичних деформацій кладки і дорівнює 0,35 0,50
Ns2 = φs2 As2 Rs2 c2 , (1.10)
дe φs2 - коефіцієнт поздовжнього вигину кутика з розрахунковою довжиною, яка дорівнює кроку поперечних хомутів;
As2 – площа поперечного перерізу кутика, м2;
Rs2 – розрахунковий опір сталі кутика за межею текучості, МПа;
c2 – коефіцієнт умов роботи кутика (див. 4 СНіП ІІ-23).
1.4 Поперечні хомути встановлюються, виходячи з умови міцності
s1 = No1 / As1 + ΔNms * / Ams Rs1 c1, (1.11)
де: s1 – напруження поперечних хомутів, МПа;
= S H Es / (S H Ems,0 + 2 As1 Es(1 – * )), (1.12)
No1 – розрахункове зусилля попереднього напруження поперечних хомутів, МН;
As1 – площа поперечного перерізу хомутів, м2;
Rs1 – розрахунковий опір сталі за межею текучості, МПа;
c1 – коефіцієнт умов роботи поперечних хомутів (див. 4 СНіиП ІІ-23);
S – крок поперечних хомутів, м;
Н – висота поперечного перерізу кам’яного стовпа, м;
Еs – модуль пружності сталі, МПа.
Крок хомутів приймається з умов
S B; S 0,5 м; S 40 is, (1.13)
де: В – ширина поперечного перерізу кам’яного стовпа, м;
is – радіус інерції металевого кутика обойми, м.
1.5 Максимальне значення зусилля попередньої напруги поперечних хомутів визначається, виходячи з умови відсутності вертикальних деформацій розтягу кам’яної кладки
Nol,max S(b – t) Nsс / (2Ams * ) , (1.14)
де: b і t – ширина і товщина полиці металевого кутика.
Мінімальне значення зусилля попереднього напруження поперечних хомутів приймається, виходячи з умови забезпечення спільної роботи кам'яної кладки і металевої обойми
No1,min > As1(1 + 2 + 3), (1.15)
де: 1 – втрати від усадки розчину між обоймою і кладкою, МПа (допускається приймати 1 = 30 МПа) ;
2 – втрати від релаксації напружень (2 > 0), МПа;
2 = (0,1No1 /Аs1) – 20 , (1.16)
3 – втрати від деформацій обтиснення кладки по поверхні тріщин і розчину між кутиками обойми і кладкою, МПа. При механічному способі натягу втрати напруг 3 не враховуються.
В.6 Величина зусилля попереднього напруження металевих кутиків N02 обойми стояка приймається, виходячи з умов:
N02 0,01MH; N02 Nse / n; N02 Ns2 . (1.17)
1.7 Попереднє напруження елементів обойми-стояка необхідно здійснювати за однією з трьох схем у залежності від деформативності кам'яної кладки і металевих кутиків:
1) за умови ms>s2 у першу чергу виконується попереднє напруження поперечних хомутів,
де: ms = ΔNms /(Ams Ems,o) ; (1.18)
s2 = (Ns2 – No2)/(As2 Es). (1.19)
Металеві кутики включаються в роботу при навантаженні, МН
N = Nse + ΔNse – ΔNse,1 , (1.20)
де: ΔNse,1 = (Ns2 – No2)(Ams Ems,o + n As2 Es) / ( As2 Es); (1.21)
2) за умови ms < s2 у першу чергу виконується попереднє напруження металевих кутиків.
Поперечні хомути включаються в роботу при навантаженні, МН
N = Nse + ΔNse – ΔNse,2 , (1.22)
де: ΔNse,2 = ΔNms (Ams Еms,o + n As2 Es) / (Ams Ems,o); (1.23)
3) за умови ms = s2 поперечні хомути і металеві кутики включаються в роботу одночасно.
1.8 При моделюванні спільної роботи основи і споруди в складних інженерно-геологічних умовах необхідно враховувати вертикальні і горизонтальні деформації ґрунтів від навантажень, переданих на основу, а також примусові вертикальні і горизонтальні деформації основи від осідання, підробітку, карстових провалів тощо.
1.9 Площа поперечного перерізу попередньо напружених тяжів визначається з умови міцності кладки на зріз
Аs = 0,2 Rзp L h / ( Rs c) , (1.24)
де: А s – площа поперечного перерізу попередньо напружених тяжів, м2;
Rзp – розрахунковий опір зрізу кладки по неперев'язаному перерізі, МПа;
L – довжина стіни, м ;
h – товщина стіни, м;
Rs – розрахунковий опір сталі, що використовується, за межею текучості, МПа;
c – коефіцієнт умов роботи (при створенні попередньої напруги механічним шляхом з контролем зусиль c = 0,85; електротермічним шляхом з контролем подовжень – c = 0,75).
Включення тяжів у роботу необхідно робити при досягненні цементно-піщаним розчином 50 % міцності після зачеканювання тріщин.
Зусилля попереднього напруження тяжів No визначається за формулою
No = 0,5 Аs Rs c, (1.25)
де: No– зусилля попередньо напружених тяжів, МН.
ПЕРЕВІРКА МІЦНОСТІ І СТІЙКОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ СТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ З УРАХУВАННЯМ ЗМІНЕНИХ ГЕОМЕТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕРІЗУ
2.1 Перевірка міцності елементів, що сприймають статичне навантаження за критерієм граничної текучості, виконується за формулами:
центрально-розтягнуті чи стиснуті симетрично підсилені елементи:
N / An Ry0 з N, (2.1)
де N - коефіцієнт, що враховує рівень і знак початкової осьової сили; для розтягнутих і стиснутих елементів, підсилених без використання зварювання, N = 0,95; для стиснутих елементів, підсилених з допомогою зварювання, - N = 0,95 – 0,250;
згинальні елементи:
M / Wn Rу0 з м , (2.2)
стиснуто- і розтягнуто-вигнуті елементи:
. (2.3)
У формулах (Г.2) і (Г.З) коефіцієнт умов роботи м = 0,95 для зварних конструкцій, що працюють в особливо тяжких умовах експлуатації, і м = 1 - для інших конструкцій. При N / (An Rу0) 0,6 значення м приймаються рівними N.
Перевірка міцності центрально-розтягнутих чи стиснутих несиметрично підсилених елементів здійснюється за формулою (Г.З), при цьому згинальні моменти підраховуються щодо осей х і у підсиленого перерізу.
Перевірку міцності згинальних і стиснуто- чи розтягнуто-вигнутих елементів по дотичних, місцевих і приведених напруженнях виконують за СНіП 11-23 з урахуванням змінних геометричних характеристик перерізу.
У формулах (Г1) – (Г3): N - розрахункове поздовжнє зусилля; M - розрахунковий згинальний момент МН-см; An - площа поперечного перерізу нетто cм2; Jxn, Jyn – моменти інерції перерізу нетто см4; Wh - момент опору нетто см3; Mx, My – згинальні моменти відносно осей x-х, y-y відповідно МНсм; Ry0 – розрахунковий опір підсилюваного елемента, МПа; с – коефіцієнт умов роботи, що приймається згідно з 4.5.2 даних Норм; 0 – рівень початкового навантаження, що приймається у відповідності з 4.5.4 цих Норм.
Перевірку міцності згинальних та стиснуто- або розтягнуто-вигнутих елементів по до-тичних, місцевих і приведених напруженнях виконують за СНіП ІІ-23 з урахуванням геомет-ричних характеристик перерізу.
2.2 Розрахунок на стійкість стиснутих елементів суцільного перерізу в площині дії моментів виконується за формулою
N/е A з , (2.4)
де: А – площа підсиленого перерізу, см2;
– усереднене значення розрахункового опору, прийняте за Г.4 МПа;
с – коефіцієнт умов роботи, прийнятий відповідно до 4.5.2 цих Норм;
е – коефіцієнт, що визначається за СНіП II-23 у залежності від умовної гнучкості підсиленого елемента і приведеного відносного ексцентриситету mef = mf ;
– коефіцієнт впливу форми перерізу за СНіП II-23.
Ексцентриситет визначається за формулою
mf = ef A / Wc , (2.5)
де : ef – еквівалентний ексцентриситет, см, що враховує особливості роботи підсиленого стержня й визначається за Г.3);
Wc – момент опору для найбільш стиснутого волокна, см3.
Стійкість центрально стиснутих симетрично підсилених елементів перевіряється в площині їх найбільшої гнучкості (х у). Якщо відношення гнучкості (х у) після підсилення змінилосяі нові гнучкості 0х та 0y стали такими, що 0х 0y, то перевірка стійкості за формулою (Г.4) виконується щодо обох головних осей перерізу.
2.З Розрахункове значення еквівалентного ексцентриситету визначається за формулою
ef = e + f* , (2.6)
де f* - початковий прогин підсилюваного елемента, см;
е - ексцентриситет поздовжньої сили щодо центральної осі підсиленого перерізу після підсилення, см.
У тих випадках, коли ексцентриситет поздовжньої сили залишається невідомим, його значення визначається виразом e = mf – eА , де eА - зміщення центра ваги перерізу при під- силенні, см, що приймається зі своїм знаком.
У загальному випадку стиску з вигином, а також у випадку прикладення додаткових поздовжніх чи поперечних сил після підсилення величина е визначається виразом
е = M/N,
де М - розрахунковий момент щодо центральної осі підсиленого перерізу.
2.4 У випадку використання елементів підсилення зі сталі, для якої розрахунковий опір Ryr не дорівнює, але близький до розрахункового опору сталі підсилюваного елемента Ry0 (1 = Ryr / Ry0 1,15), значення R слід приймати рівним Ry0.
При > 1,15 усереднений розрахунковий опір бісталевого елемента визначається за формулою
R = Ry0, (2.7)
де: , ;
/0, І - моменти інерції, см4, відповідно непідсиленого і підсиленого перерізу для осі, щодо якої виконується перевірка стійкості;
а0 - площа непідсиленого перерізу, см2.
2.5 Розрахунок на стійкість підсилених відцентрово стиснутих і стиснуто-вигнутих стержнів із ґратами, розташованими в площинах, паралельних площині вигину, що збігається з площиною симетрії, необхідно виконувати за формулою
, (2.8)
де е, віт - коефіцієнти зниження несучої спроможності всього перерізу й окремої вітки, прийняті за (Г.6) і (Г.7);
А - площа поперечного перерізу підсилених віток, см2.
2.6 Коефіцієнт е, необхідно приймати за СНіП ІІ-23 у залежності від умовної при веденої гнучкості і відносного ексцентриситету т, що визначаються за формулами:
; (2.9)
m = ef (A/Iy) ac , (2.10)
де: λy гнучкість підсиленого стрижня щодо осі, перпендикулярної до площини вигину;
αI коефіцієнт, обумовлений за СНіП II-23;
Ad площа підсиленого перерізу розкосів (при хрестовій схемі ґрат двох розкосів), що лежать у площині вигину см2;
ac відстань від осі підсиленого перерізу, перпендикулярної до площини вигину, до осі найбільше стиснутої вітки;
ef розрахунковий ексцентриситет поздовжньої сили ef = M/N;
M згинальний момент з урахуванням зсуву центра ваги підсиленого перерізу, МН-см;
Е - модуль пружності, МПа.
2.7 Коефіцієнт віт треба приймати за СНіП ІІ-23 у залежності від умовної гнучкості підсиленого перерізу вітки λвіm і приведеного відносного ексцентриситету , що обчис люються за формулами:
(2.11)
, (2.12)
де Івіт - відстань між вузлами ґрат, см;
івіт - радіус інерції перерізу підсиленої вітки щодо осі, перпендикулярної до площини вигину, см.
2.8 При значних гнучкостях (λ 60) стиснутих стержнів підсилення виконується шля хом зменшення їх розрахункової довжини з допомогою встановлення додаткових стержнів, що розкріплюють підсилюваний елемент (рисунок Г.1).
Для забезпечення незмінюваності додаткових вузлів на елементі, що розкріплюється підсилення повинне мати жорсткість, що забезпечується при
, ( 2.13 )
де l min - менша з величин /1 і /2, см2;
I - момент інерції стержня, що розкріплюється, см4;
с - піддатливість системи, що розв'язує стержень, дорівнює її переміщенню, см, від дії одиничної сили, спрямованої перпендикулярно до елемента, що розкріплюється.
Рисунок Г.1 - Схема установки додаткових стержнів, які розкріплюють підсилюваний елемент
Для схеми за рисунком Г.1 піддатливість с визначається формулою
c = lr / E Ar sin2 , (2.14 )
де: Ar і lr - площа, см , і довжина, см, стержня, що розкріплює;
а 90° - кут між стержнями, що розкріплюють і розкріплюються.
Перерізи підтримувального стержня і прикріплення повинні бути перевірені на дію сили N, що дорівнює умовній поперечній силі
,
де: Ny - зусилля в підтримуваному стержні, МН.
Якщо стержень, що розкріплюється, мав викривлення зі стрілкою f0 то перевірка несучої спроможності його ділянок l1 і l2 виконується з урахуванням стрілок викривлення f0r1 і f0r2. У випадку l1 l2 необхідно приймати f0r1 = f0r2 = f0 /4.
ВИЗНАЧЕННЯ ТИСКУ ПІД ПІДОШВОЮ
ПІДСИЛЮВАНОГО ФУНДАМЕНТУ
3.1 Розрахунок тисків під підошвою підсилюваного фундаменту необхідно робити для кожної стадії провадження робіт.
3.2 Розрахунок тисків передбачає:
а) визначення тиску під підошвою існуючого фундаменту в період підсилення від но-рмативних навантажень і власної ваги фундаменту, при цьому слід дотримуватися умов:
(3.1)
де Rt - розрахунковий опір ґрунту основи існуючого фундаменту з урахуванням тривалої його експлуатації, й риття котловану при його підсиленні, кПа (тс/м2);
Р0 - середній тиск під підошвою існуючого фундаменту, кПа (тс/м2);
Px max, Py max - максимальні крайові тиски при дії згинальних моментів уздовж осей х та у відповідно, кПа (тс/м2);
Pxy max - максимальний тиск у кутовій точці відцентрове навантаженого фундаменту, Па (тс/м );
б) визначення тиску під підошвою підсиленого фундаменту від додаткових навантажень що прикладаються до фундаменту. При цьому слід враховувати співвідношення t, модулів загальної деформації грунту під існуючою та новою частинами підсиленого фундаменту;
( 3.2)
де .
и - визначаються відповідно за формулами (Е.2) и (Е.7) додатка Е до даних Норм, а визначення R0,, R0t, и див. там же.
Напруження під підошвою фундаменту від додаткового вертикального навантаження Nдод, кН (тс), дорівнює
(3.3)
де А1 - площа підошви наявної частини фундаменту, м2;
A2 - площа підошви нової частини фундаменту, м2;
р1 сер - середній тиск під існуючим фундаментом, кПа (тс/м2);
Р2 cep - те саме під новою частиною підсиленого фундаменту, кПа (тс/м2).
Напруження під підошвою фундаменту від додаткових згинальних моментів Мдод, кН·м (тсм), уздовж кожної осі фундаменту дорівнюють
;
(3.4)
;
,
де Р11 -тиск під підошвою старого фундаменту на межі з новою його частиною, кПа (тс/м2);
р12 - тиск під підошвою нової частини фундаменту на межі зі старим фундаментом, кПа (тс/м2);
р2 - крайовий тиск під підошвою підсиленого фундаменту, кПа (тс/м2);
(3.5)
;
де l1, b1 - розміри існуючого фундаменту уздовж і поперек осі дії згинального моменту, м;
l2, b2 - те саме для підсиленого фундаменту, м;
в) перевірку виконання обмежень тисків біля країв підошви фундаменту від дії на нього сумарних навантажень після підсилення.
Для стовпчастих фундаментів, розширюваних в одному і двох напрямках, обмеження контактних тисків наведені на рис. 3.1,а і 3.1,б.
г) перевірку обмежень для середніх тисків під старою і новою частинами підсилюваного фундаменту від дії сумарних навантажень після підсилення
(3.6)
д) обмеження мінімальних крайових тисків, що приймаються в залежності від призначення фундаменту за п.2.207 “Посібника з проектування основ будинків і споруд” до СНіП 2.02.01.
Рис.3.1. Обмеження контактних тисків для стовпчастих фундаментів
Для стрічкових фундаментів обмеження тисків під подошвою наведені на рис.3.2.
Рисунок 3.2. - Обмеження тисків під підошвою стрічкових фундаментів
ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВОГО ОПОРУ ҐРУНТУ
ТРИВАЛО НАВАНТАЖЕНОЇ ОСНОВИ
4.1 Розрахунковий опір ґрунту тривало навантаженої основи Rt, кПа (тс/м2), визнача ється за формулою
, (4.1)
де R0 - розрахунковий опір ґрунту основи, кПа (тс/м2), за СНіП 2.02.01 при значеннях кута внутрішнього тертя II = 0 , град. і питомого зчеплення сІІ = с0, кПа (тс/м2) що відповідають ненавантаженій основі;
е0 - модуль деформації ґрунту ненавантаженої основи, МПа (кгс/м2);
- максимальний модуль деформації ґрунту тривало навантаженої основи, МПа кгс/м2), при середньому тиску під підошвою Pо, кПа (тс/м2);
Rot - розрахунковий опір ґрунту основи за СНіП 2.02.01 при характеристиках міцності грунту II = t і сІІ = сt , що відповідають тривало навантаженій основі, кПа (тс/м2).
4.2 Розрахункові міцнісні і деформаційні характеристики ґрунту тривало навантаженої основи залежать від виду ґрунту, тривалості навантаження t (років) і інтенсивності середнього тиску
. (4.2)
Кут внутрішнього тертя ґрунту t , град.
, (4.3)
де - ступінь обтиснення основи існуючого фундаменту додатковим тиском
; (4.4)
а - інтенсивність вертикального побутового тиску грунту на рівні підошви фундаменту
; (4.5)
Питоме зчеплення грунту сt, кПа (тс/м2)
(4.6)
Максимальний модуль деформації грунту , МПа
, (4.7)
де d - глибина закладання підошви фундаменту, м;
- розрахункове значення питомої ваги грунту, що залягає вище підошви фундаменту, кН/м3 (тс/м3);
P, Рс, Ре - безрозмірні коефіцієнти, що визначаються за формулами:
; (4.8)
(4.9)
(4.10)
де: e коефіцієнт пористості;
показник текучості для глинистих ґрунтів, а для піщаних = 0;
, c, E – коефіцієнти, прийняті за табл. 4.1
Таблиця 4.1 - Значення коефіцієнтів , c, E
|
Коефіцієнт |
Найменування грунтів |
||||
|
Піски |
Пилувато-глинисті |
||||
|
крупні, середні |
дрібні, пилуваті |
супіски |
суглинки |
глини |
|
|
|
0,070 |
0,090 |
0,055 |
0,040 |
0,035 |
|
c |
0,250 |
0,350 |
0,110 |
0,070 |
0,040 |
|
E |
0,200 |
0,300 |
0,100 |
0,060 |
0,035 |