Расчет соединений бетонных элементов, усиленных с помощью полимеррастворных армированных шпонок (ПАШ)

/2,6,8/

 

Соединение ПАШ рассчитывается на растяжение и сдвиг.

 

I. Расчет ПАШ на растяжение.

На действие растягивающих усилий рассчитывается арматура шпонки.

1) Условие прочности арматуры

(9.1)

 

откуда определяется необходимый диаметр стержня

(9.2)

где n_s -количество арматурных стержней в одной шпонке;

N - усилие, приходящееся на одну шпонку.

2) Размер шпонки определяется из условия эквивалентности работы бетона на срез по периметру шпонки и арматуры на растя­жение:

(9.3)

где b,a - размеры шпонки, принимаются равными а = 30...50 мм и b = 30...50 мм;

R_b,sh ~ расчетное сопротивление бетона срезу, принимается

(9.4)

т.о., из (9.3) длина заделанной части шпонки:

(9.5)

3) Общая длина шпонки:

(9.6)

где С - зазор в стыке;

- 10 мм - защитный слой полимерраствора.

Длина шпонки должна быть не менее .

 

II. Расчет на сдвигающие усилия.

При действии сдвигающих усилий в шпоночном соединении вы­полняется расчет прочности шпонки на срез и расчет прочности бетона под шпонкой на смятие.

1) Длина заделки шпонки из условия обеспечения прочности шпонки на срез:

(9.7)

где - коэффициент, учитывающий неравномерность распределе­ния усилий среза в продольном направлении шпонки, .

- расчетное сопротивление полимерраствора срезу. Рас­четное сопротивление полимерраствора на срез прини­мается

(9.8)

где Rⁿ_p,sh - нормативное сопротивление полимерраствора срезу;

- коэффициент надежности по материалу, принимается ;

- коэффициент длительного сопротивления полимерраство­ра, принимается - при длительном воздейс­твии нагрузок и - при кратковременных наг­рузках типа сейсмических.

m_f,m_w,m_t - соответственно атмосферный, влажностный и температурный коэффициенты условий работы, принимаются по нижеприведенным таблицам в соответствии с "Пособием по расчетным характеристикам клее­вых соединений для строительных конструкций". М.: Стройиздат, 1972 г.

 

Значения температурного коэффициента m_t

Клей	Температура среды, С
-40	-20		+20	+40	+60	+80
ЭПЦ-1	0,5	0,7	0,85	1,0	0,5	0,3	0,2
К-153	0,8	0,8	0,9	1,0	0,9	0,6	0,4

 

Значения влажностного и атмосферного коэффициента m_w, m_f

Клей	mw
ОПЦ-1	0,8
К-153	0,8

 

Клей	mf, климатический район
Сухой	Нормальный
жаркий	холодный	теплый	Холодный
ЭЦП-1	0,6	0,9	0,9	0,8
К-153	0,6	0,9	0,9	0,8

 

2) Длина заделки шпонки из условия обеспечения прочности бетона на смятие

 

(9.9)

где R_b,loc - расчетное сопротивление бетона смятию, прини­мается по СНиП /2/;

- коэффициент, учитывающий неравномерность распреде­ления напряжений, принимаемый = 1 - если напря­жения равномерны, = 0.75 - если напряжения не­равномерны.

 

Пример расчета

Требуется определить параметры усиливающих ПАШ стыка стеновых панелей в жилом здании при возникновении осадочных деформаций. Усилие сдвига на панели N_sh'= 100 кН. Внутренние стеновые панели изготовлены из тяжелого бетона класса В15 (R_b =7.5 МПа; R_b,sh = 1.18 МПа), наружные стеновые панели -из керамзитобетона типа класса В7.5 (R_b =4.5 МПа; R_b,Sh = 0.76 МПа). Шпонки армируются стержнями Ø 10 класса А-II. Нормативное сопротивле­ние полимерраствора на клее К-153 - Rⁿ_p,sh=20МПа. Зазор в стыке наружных панелей С₂=20мм, в стыке внутренней и наруж­ной панели С₁ =10 мм (рис.7). Место строительства-

г. Якутск.

Усилие сдвига, приходящееся на 1 шпонку при их расположе­нии попарно с двух сторон панелей в двух уровнях:

Задаемся сечением шпонки а = b = 40 мм.

Расчетное сопротивление полимерраствора:

-в стыке наружных панелей

-в стыке внутренней и наружной панелей

Длина заделки шпонок во внутренних панелях:

-из условия среза шпонки

-из условия работы бетона панели на смятие

принимаем l_i = 190 мм.

Длина заделки шпонок в наружных панелях:

-из условия среза шпонки

-из условия работы бетона панели на смятие

принимается 12 = 280 мм.

Длина шпонок:

- в стыке наружных панелей

 

 

РИСУНОК

 

-в стыке внутренней и наружной панелей

 

Минимальное расстояние между шпонками:

-во внутренних панелях

-в наружных панелях

т.к. , то условие выпол­няется. Принимаем L=1000 мм.

 

11. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОНСОЛИ НА ПОЛИМЕРРАСТВОРЕ /6/

С применением полимерраствора могут производиться как уси­ление существующей консоли, так и устройство новой консоли. Усиление консоли производится в случае недостаточного армирова­ния или коррозии арматуры, повреждения в результате различных воздействий или увеличении нагрузки на консоль. Устройство но­вых консолей осуществляется, как правило, при реконструкции зданий.

Усиление или устройство новых консолей выполняется прикле­иванием железобетонных элементов к выпускам арматуры, анкеруемым эпоксидными полимеррастворами в шурфах, предварительно выс­верленных в бетоне колонны или другой конструкции.

Класс бетона консоли принимается не менее В15, класс арма­туры А-II и А - III. Применяется эпоксидный клей следующих составов (в частях по массе).

Состав 1:

- эпоксидная смола ЭД-20 - 100;

- пластификатор полиэфир МТФ-9

или дибутилфталат - 20;

- отвердитель - 15.

Состав 2:

- эпоксидный компаунд К-115 - 120;

- полиэтиленполиамин - 15.

 

В качестве наполнителя применяются цемент, кварцевый песок или андезит в количестве 300 ч. по массе на 100 ч. по массе эпоксидной смолы.

Консоли рассчитываются как закладные детали в соответствии со СНиП /2/ и с "Рекомендациями..." /6/.

Расчетная схема консоли приведена на рис 8.

Сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, опре­деляется по формуле (114) /2/, с учетом работы клеевого соеди­нения бетона на срез по формуле /2/

(11.1)

где Q - сдвигающее усилие;

N'_an - наибольшее сжимающее усилие в одном ряду нормальных

анкеров;

n_an - число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей си­лы;

-коэффициент условий работы, учитывающий совместную работу на срез анкеров и клеевого соединения бетона, при статических нагрузках - =0.8, а при дина­мических - =1.0.

Передача растягивающего усилия с анкеров консоли на колон­ну или другой железобетонный элемент осуществляется с помощью полимеррастворных обойм, диаметр и длина которых определяется в зависимости от фактической прочности на срез бетона колонны или другого железобетонного элемента, на котором устанавливается консоль.

Длина анкеровки растянутых выпусков арматуры консоли, анкеруемых в полимеррастворной обойме, определяется

(11.2)

где I и d₀ - соответственно расчетная длина и диаметр полимер­растворной обоймы в бетоне, см;

d²_s-диаметр одного арматурного стержня, установленный исхо­дя из общей суммарной площади поперечного сечения анке­ров наиболее нагруженного ряда по формуле (11.2) СНиП /2/.

Длина шурфа составит I_р =I+1.0 (см). Расстояния между осями расчетных анкеров и от осей крайних анкеров до граней железобетонного элемента принимаются не ме­нее:

-для арматуры класса А-II

-для арматуры класса A-III

 

Пример

 

Выполнить расчет консоли, устраиваемой на колонне для опирания ригеля. Опорная реакция от ригеля Q = 120 кН, класс бето­на колонны В20 (R_b = 11,5 мПа, R_bt = 0,9 мПа, R_b,sh = 1,42 мПа). Класс бетона консоли принимаем В20, анкер консоли прини­маем из арматурного стержня класса AIII (R_s = 365 мПа). Размеры сечения колонны-40х40 см.

Определяем момент внешних сил

где - коэффициент, учитывающий неточную установку ригеля. Принимая расстояние между нижними и верхними анкерами

Z = 0,3 м, определяем наибольшее сдвигающее усилие в одном ряду

анкеров при N = О

где N_an - растягивающее усилие в верхнем ряду анкеров;

N'_an - сжимающее усилие в нижнем ряду анкеров.

Сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, при числе рядов анкеров n_an = 2:

 

Проверяем несущую способность стержня анкера по формуле (117) СНиП /2/.

Для этого вначале вычисляем вспомогательные параметры.

Т.к. имеется прижатие (N'_an > 0), то

Коэффициент

Задаваясь диаметром анкера d_s=14 мм и учитывая, что при определении R_b коэффициент принимается равным 1.0. по фор­муле (116) /2/ находим

 

где - для тяжелого бетона;

- площадь анкерного стержня.

 

Необходимая площадь ряда анкеров:

Т.к. 3,81 см²>A_an=3.08см², т площади анкеров недостаточно, необходимо увеличить диаметр, принимаем d_s=16мм, =0,43

несущая способность анкерного стержня достаточна.

Определяем глубину шурфа в колоннах, задаваясь ее диамет­ром

- d₀ =40 мм:

т.к. длина шурфа превышает размер сечения колонны, то увеличиваем диаметр шурфа, принимаем d₀=50мм, тогда I=37,5 см.

Принимаем глубину шурфа 38 см.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. 96 с.

2. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструк­ции /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. 80 с.

3. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструк­ции /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1983. 40 с.

4. Пособие по проектированию усиление стальных конструкций (к СНиП П-23-81*)./Укрниипроектстальконсггрукция Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1989. 160 с.

5. Пособие по проектированию каменные и армокаменных конс­трукций (к СНиП П-22-81). / ЦНИИСК им. Куяеренко Госстроя СССР. М.: ЦИТП Госстроя, 1989. 152 с.

6. Рекомендации по восстановлению и усилению полносборных зданий полимеррастворами /ТбилЗНИИЭП. М.: Стройиздат, 1990.160 с.

7. Рекомендации по обследованию и оценке качества бетона с применением неразрушающих методой, возводимых и эксплуатируе­мых конструкций./НИИЖБ. М.,1987.!)!) с

8. Мальганов А.И., Плевков B.C., Полищук Л.И. восстановле­ние и усиление строительных конструкций аварийных и реконструи­руемых зданий. //Атлас схем и чертежей. Томск: Томский межот­раслевой ЦНТИ, 1990. 316 с.

9. Рекомендации по усилению каменных конструкций, зданий и сооружений. /ЦНИИСК им. Кучеренко. М.: Стройиздат, 1984. 36с.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Установление расчетного сопротивления стали эксплуатируемой конструкции…………………………………………………………………… 3

2. Оценка прочности бетона эксплуатируемой конструкции……………….6

3. Проверка необходимости усиления и расчет усиления каменной кладки обоймами………………………………………………………………………13

4. Расчет прочности стальных элементов, имеющих ослабления сечений 21

5. Особенности расчета стальных элементов, имеющих коррозионное повреждение………………………………………………………………….. 24

6. Расчет усиленных стальных элементов на прочность…………………... 25

7. Проверка необходимости усиления искрив­ленной стальной стойки….. 35

8. Расчет усиленных сжатых стальных элементов на устойчивость……….39

9. Расчет прочности изгибаемых железобетонных элементов, усиленных наклейкой стальных листов…………………………………………………..47

10.Расчет соединений бетонных элементов, усиленных с помощью полимеррастворных армированных шпонок (ПАШ)……………………….51

11. Расчет железобетонной консоли на полимеррастворе………………….56

Литература……………………………………………………………………60