Выбор конструкции усиления и расчет усиленного простенка

По конструктивным требованиям [1,4] принимаем схему усиления, представленную на рис. 18.

Рис. 18. Схема усиления

Принимаем минимальные сечения уголков: 8 L50х50х5 (ГОСТ 8509-86) А'_s = 8*4.8 = 38.4 см² с R_as = 43 МПа (табл. 4) (Передача нагрузки на уголки без включения их в работу по торцам).

Поперечные анкера принимаем Ø 20 А-1 А_s = 3.14см² c R_s = 150 МПа (табл. 4).

Поперечные планки принимаем конструктивно (по условиям долговечности) из - 60х5 мм с шагом по высоте 0.42 м.

Планки по длинной стороне из-за сложности включения в работу не учитываем.

Определяем процент армирования, выделив участок длиной 0.47 м [1,4]

m= = = 0.356%

Последовательно вычисляем [1,4]:

h= 1 - = 1 - = 0.789

, следовательно, условие прочности выполняется.

Уменьшение сечения металлических элементов недопустимо по условиям эксплуатации (возможность коррозии и т.д.). Конструкция усиления должна быть оштукатурена по сетке.

Пример расчета №3

Расчет несущей способности каменных столбов, усиленных
предварительно напрягаемыми металлическими обоймами

Исходные данные

Расчетная длина каменного столба , ширина сечения , высота сечения . Кирпич силикатный марки М200, наименьшая прочность при изгибе (см. приложение 2). Раствор цементно-песчаный марки М50. Расчетное сопротивление кладки сжатию (см. табл. 2). Ширина кирпича .

Эксплуатационная нагрузка на каменный столб составляет , а ожидаемое ее увеличение - .

Расчет

Гибкость каменного столба:

Коэффициент продольного изгиба согласно табл. 18 [2] при (см. табл. 15 [2]) равен 0.95. Коэффициент , учитывающий влияние длительной нагрузки, принимает значение 1.0, так как ширина сечения , тогда несущая способность каменного столба составляет следующую величину

Следовательно, необходимо выполнить усиление каменного столба.

Металлическую обойму принимаем из следующих материалов:

· поперечные хомуты из круглой горячекатаной стали по ГОСТ 2590-88 Ø20 мм с площадью сечения по резьбе М20 и с шагом ;

· стойки из стальных горячекатаных равнополочных уголков по ГОСТ 8509-86 L70х70х8 мм с площадью сечения , моментом инерции , минимальным радиусом инерции

Марка стали ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80 с расчетным сопротивлением по пределу текучести [10].

Принимаем , тогда и

так как обойма устанавливается без устройства растворного шва между уголками и кладкой.

так как усилие предварительного напряжения поперечных хомутов создается механическим способом.

Принимаем тогда

Следовательно, потери от релаксации напряжений не учитываются.

Определяем несущую способность вертикальных уголков обоймы-стойки.

тогда согласно табл. 72 [10] коэффициент продольного изгиба металлического уголка равен 0.976.

Несущая способность каменного столба, усиленного предварительно напрягаемой металлической навесной обоймой, составляет следующую величину

а обоймой-стойкой

Определяем технологическую последовательность создания усилий предварительного напряжения в элементах обоймы-стойки.

Величину усилия предварительного напряжения металлических уголков принимаем равной , тогда

и , поэтому в первую очередь необходимо выполнить предварительное напряжение поперечных хомутов при нагрузке на каменный столб, равной 1.0 .

Предварительное напряжение металлических уголков следует производить при нагрузке на каменный столб

Окончательно принимаем:

· усиление каменного столба выполняется при помощи предварительно напрягаемой металлической обоймы-стойки;

· поперечные хомуты - из круглой стали Ø20 мм с шагом 200 мм;

· стойки - из 4-х металлических уголков сечением L70х70х8 мм;

· сталь - марки ВСт3кп2-1;

· усилия предварительного напряжения в первую очередь создаются в поперечных хомутах величиной 10 кН при нагрузке на каменный столб в 1.0 МН, а в металлических уголках - при нагрузке в 1.277 МН.

Пример расчета №4