Комплексные изыскания

Комплексные изыскания

Министерство транспорта РФ

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Дальневосточный государственный университет путей сообщения

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Комплексные изыскания

Выполнил: Белан И.В

Шифр: 10 - пгс - 093

Проверил: Якутин Г.С

Хабаровск 2015

1. Методы и средства обследования клееных деревянных конструкций

Деревянные клееные конструкции - результат взаимодействия четырех основных факторов: это древесина, клеи и защитные вещества, производственные условия (здания с определенным температурно-влажностным режимом, оборудование, инструменты, транспортные и грузоподъемные средства) и персонал, т.е. человеческий фактор. Среди параметров конструкций приоритетное значение имеют критические эксплуатационные показатели прочности и стойкости клеевых соединений, определяющих при прочих равных условиях безопасность и долговечность строительных и других конструкций на основе ДКК.

Деревянная клееная конструкция - монолитная совокупность деревянных деталей определенных параметров и взаиморасположения, соединенных клеевой прослойкой, предназначенная для выполнения несущих, ограждающих и/или эстетических (декоративных) функций в строительных конструкциях, а также в изделиях различного назначения (окна, двери, полы, мебель и др.);

Несущие ДКК - это конструкции, предназначенные для восприятия постоянных эксплуатационных, в основном механических, нагрузок, обеспечивающие безопасность строительных конструкций, и разрушение которых приводит к потере устойчивости всего здания или сооружения;

Ненесущие ДКК предназначаются для выполнения ограждающих и/или декоративных (эстетических) функций строительных конструкций; они являются самонесущими, и их разрушение не приводит к потере устойчивости здания или сооружения. В ряде случаев ДКК выполняют несколько функций в совокупности. Например, клееные брусья стен малоэтажных зданий выполняют ограждающие, несущие и декоративные функции, что должно учитываться при их изготовлении и применении.

К основным классификационным признакам ДКК относят функциональное назначение (несущие и ненесущие ДКК) и условия эксплуатации. По критерию безопасности несущие ДКК подразделяют на несколько групп ответственности. По условиям эксплуатации (температурно-влажностный режим) ДКК подразделяют на несколько классов, в общем виде характеризующих использование ДКК внутри или снаружи зданий или помещений.

Клееные деревянные конструкции (КДК) в виде арок, балок, ферм пролетом до 60 м стали реальной альтернативой стали и железобетону благодаря высокой относительной прочности при небольшом весе (в пять раз легче железобетонных) [1]

Производство КДК весьма специфично. При проектировании конструкций и изготовлении необходимо учитывать качественные характеристики используемой древесины, которые заложены при расчетах силовых нагрузок для будущей эксплуатации [2].

Для КДК используют высококачественную древесину хвойных пород, требования к которой по прочностным характеристикам очень высоки. Предел прочности на сжатие вдоль волокон для чистых образцов равен 44 МПа. Средняя ширина годичных слоев не более 5 мм [5].

Качество готовой продукции зависит от качества используемого сырья. Контроль качества древесины должен проходить от начала технологического процесса до его полного завершения.

На производстве оценка качества исходного сырья сводится к сортировке пиломатериала по сортам по наличию пороков и измерению влажности. Прочность и размер годичных слоев древесины не определяются, так как существующая методика испытания физико-механических показателей древесины проводится на стандартных образцах, что весьма трудоемко. Пороки древесины на видимых частях конструкций контролируют по ГОСТ 2140-81.

Влажность древесины в конструкциях контролируют при помощи электровлагомера по ГОСТ 16588-79 не менее чем в трех местах по длине конструкций, до их защитной обработки.

Шероховатость поверхности конструкции контролируют по ГОСТ 15612-85. Контроль необходимо проводить не менее чем на 2 % всех подготовленных к приемке конструкций и не менее чем на одной конструкции из числа изготовленных за одну смену.

Механические испытания образцов на послойное скалывание клеевых соединений и древесины проводят по ГОСТ 25884-83.

Прочность древесины контролируют по методикам определения прочности пиломатериалов, приведенным в:ГОСТ 21554.2-81 - при испытании на статический изгиб;ГОСТ 21554.5-78 - при испытании на растяжение вдоль волокон.

Прочность зубчатых соединений контролируют путем испытания образцов на изгиб по ГОСТ 15613.4-78.

Оценка прочности приклеивания обшивок к каркасам ограждающих конструкций - по ГОСТ 25885-83.

Показатели свойства древесины можно определить на образцах-кернах, используя неразрушающий ультразвуковой метод испытаний [3].

Цель - анализ физико-механических свойств древесины для клееных деревянных конструкций (КДК) с помощью ультразвука.

Решаемые задачи: 1)определение акустических показателей образцов КДК и кернов; 2)определение прочности на сжатие вдоль волокон; 3) определение зависимостей показателей

Техника эксперимента. Для испытания были выпилены выборочно 11 образцов древесины из поперечного сечения КДК из сосны, каждая из которых имеет 3...6 делянок, склеенных по толщине.

Всего 44 делянок. У каждой делянки в продольном направлении, а также в радиальном направлении одновременно через все делянки измеряется ультразвуковым прибором УК-14П время прохождения ультразвуковых волн (УЗВ) с точностью 0,1 мкс. Ширина годичного слоя определялась микроскопом МПБ-2 в мм.

Из каждой делянки извлечены керны [6] диаметром 30 мм длиной
53 мм. Соотношение длины к площади поперечного сечения керна равнозначно к соотношению для стандартных образцов и равно 1,76.

Размеры испытываемых образцов измеряются штангенциркулем с точностью до 0,05 мм, масса - с точностью 0, 00005г.

У кернов измеряется время прохождения УЗВ , мкс; определяются плотность ρ, кг/м3; скорость звука v, м/с; акустическая константа ] K, м4/(кг с); акустическое сопротивление R, 106 кг/(м2 с); прочность на сжатие , МПа в соответствии с ГОСТ 16483.10-73.

Интерпретация результатов. На основании полученных в ходе эксперимента данных с помощью программы по программе Curve Expert-1.38 [4].определили следующие зависимости:

Зависимости прочности от плотности и от акустической константы вдоль волокон кернов (рис. 1) записываются уравнениями:

Из графиков видно, что с увеличением плотности древесины и акустической константы кернов увеличивается прочность, достигая некоторого оптимума.

Рис. 1. График зависимости прочности от плотности (а) и прочности от акустической константы кернов (б).( S - сумма квадратов отклонений, r - коэффициент корреляции)

Изменение прочности от акустического сопротивления образцов в продольном направлении для делянок и для кернов (рис. 2) увеличиваются по формуле

где a и b- коэффициенты формулы: и соответственно для делянок и для кернов, а и .

Рис. 2. График зависимости прочности от акустического сопротивления образцов в продольном направлении для делянок (а) и для кернов (б)

Зависимости акустической константы от плотности, как в радиальном, так и в продольном направлении характеризуются общим уравнением, график зависимости которых приведен на рисунке 3.

В таблице 1 приведены коэффициенты уравнения для образцов в продольном и радиальном направлениях.

Таблица 1. Параметры для образцов продольном и радиальном направлении волокон

Зависимость прочности от времени УЗВ в радиальном направлении показан на рисунке 4.

При ультразвуковых испытаниях в радиальном направлении сигнал проходит через все делянки, древесина каждой из которых имеет свои прочностные показатели, поэтому наблюдается их существенный разброс. Корреляционная связь слабая.

Рис. 4. График зависимости прочности от времени УЗВ в радиальном направлении

Результаты статистической обработки испытуемых кернов на сжатие вдоль волокон приведены в виде графика на рис. 5. Большинство образцов соответствуют по прочности требованиям СНиП II-25-80.

Рис. 5. Прочность кернов на сжатие вдоль волокон

Выводы. 1. У выпиленных образцов поперечного сечения КДК необходимо испытывать каждую делянку УЗВ методом в продольном направлении. 2. Для определения прочности на сжатие вместо стандартных образцов можно использовать менее трудоемкие в изготовлении керны. 3. По измерению акустических показателей можно оценить прочность древесины КДК. 4. С уменьшением акустической константы и увеличением плотности прочность возрастает, достигая оптимального значения, в пределах 51-58 МПа. С увеличением акустического сопротивления прочность увеличивается. 5.С уменьшением плотности акустическая константа увеличивается, как в продольном, так и для радиального направления. 6. По закономерностям изменения акустических показателей можно определить прочность древесины.

Испытательная машина по ГОСТ 7855-74 с максимальным усилием до 50000 Н (5000 кгс);штангенциркуль по ГОСТ 166-80 с погрешностью измерения не более 0,1 мм; электровлагомер.

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ:

. До испытаний образцы должны находиться в том же помещении, что и контролируемая продукция.

. Образец устанавливают в приспособление для испытания (см. черт. 3).

При испытании прочности клеевого соединения задняя грань ножа пуансона и передняя грань передвижной опорной площадки должны находиться от него на расстоянии 0,5 - 1,0 мм.

При испытании на скалывание древесины клееной конструкции задняя грань ножа пуансона должна находиться против середины испытываемого слоя.

Перемещением прижимной опоры закрепляют образец в приспособлении. Нагрузку на образец передают через пуансон.

Образец испытывают до разрушения с постоянной скоростью перемещения пуансона и фиксируют разрушающую нагрузку.

3. Разрушающую нагрузку Р определяют с погрешностью не более 50 Н (5 кгс).

За результат испытания принимают среднее арифметическое значение предела прочности всех клеевых соединений испытанных образцов, фиксируя при этом минимальное значение и характер разрушения. При необходимости проводят статистическую обработку результатов по ГОСТ 16483.0-78 не менее чем на 20 клеевых соединениях.

Результаты измерений и испытаний заносят в протокол.

ГОСТ 15613.5-79

Настоящий стандарт распространяется на массивную клееную древесину и устанавливает метод определения прочности зубчатых клеевых соединений при растяжении.

Сущность метода заключается в определении максимальной нагрузки, разрушающей зубчатое клеевое соединение при растяжении и вычислении напряжения (предела прочности) при этой нагрузке.

АППАРАТУРА:

. Для проведения испытаний должны применяться:

машина испытательная по ГОСТ 28840 с погрешностью измерения нагрузки не более 1 %, снабженная захватами, щечки которых обработаны в соответствии с черт. <#"889086.files/image013.gif">

- образец; 2 - щечка захвата Черт. 1

ОТБОР И ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ:

. Метод отбора, количество образцов и влажность древесины устанавливается нормативно-технической документацией на конкретный вид клееной продукции или определяется целями исследования.

. Заготовку для образцов склеивают или выпиливают из готовой продукции в виде прямоугольной призмы с зубчатым соединением посередине длины заготовки.

Длина заготовки должна быть 300 мм. Толщина и ширина заготовки должны соответствовать толщине и ширине испытываемой клееной продукции.

В случае специального изготовления заготовку для образцов склеивают по технологии, установленной для данного вида клееной продукции, и из древесины той породы, из которой изготовляют клееную продукцию.

. Склеенные заготовки распиливают на образцы по форме и размерам, соответствующим черт. <#"889086.files/image014.gif">

Черт. 2 Количество образцов, выпиливаемых из одной заготовки, должно быть не менее трех: по одному из крайних и средней зон заготовки

. Образец должен включать не менее одного полного шипа. При включении нескольких шипов расположение их в образце должно быть симметричным относительно продольной оси образца.

Качество изготовления образцов, условия кондиционирования склеенных заготовок и образцов и условия проведения испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 16483.0.

Образцы, имеющие видимые пороки древесины по ГОСТ 2140 и дефекты склеивания, испытаниям не подлежат.

. Время от окончания процесса склеивания заготовок до распиливания их на образцы и испытания должно быть не менее 24 ч при склеивании с нагревом и не менее 3 сут при склеивании без нагрева (при температуре не ниже 15 °С).

ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ:

. Перед испытанием у каждого образца посередине длины (в зоне соединения) измеряют ширину b и толщину h с погрешностью не более 0,1 мм.

. Образец устанавливают в захватах машины так, чтобы соединение было посередине и свободная от захватов часть образца имела длину (150 ± 10) мм.

. Образец нагружают равномерно с постоянной скоростью нагружения или постоянной скоростью перемещения нагружающей головки машины. Скорость должна быть такой, чтобы образец разрушился через (20 ± 10) с после начала нагружения. Максимальную нагрузку Рmах определяют с погрешностью не более 50 Н (5 кгс).

Показания Рmах и характер разрушения образцов записывают в протокол (см. рекомендуемое приложение).

Результаты испытаний образцов, разрушившихся в захватах машины, не учитывают.

. Непосредственно после испытания определяют влажность древесины образцов по ГОСТ 16483.7. Пробу на влажность берут вблизи излома из каждой половины образца. За контрольную величину принимают большее значение влажности одной из половин образца.

Допускается отбирать каждый второй образец от испытываемого количества, но не менее пяти.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ:

. Предел прочности зубчатого клеевого соединения при растяжении (σp) в МПа (кгс/см2) вычисляют с округлением до 0,1 МПа (1 кгс/см2) по формуле

где Рmах - максимальная разрушающая нагрузка, Н (кгс);- ширина образца, мм (см);- толщина образца, мм (см).

. (Исключен, Изм. № 1).

. Статистическую обработку результатов испытаний выполняют по ГОСТ 16483.0.

. За результат испытания зубчатого клеевого соединения принимают среднее арифметическое значение предела прочности всех испытанных образцов, выпиленных из одного соединения.

. Результаты измерений и расчетов записывают в протокол испытаний.

. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Дефекты конструкций - это отклонения формы и фактических размеров от проектных параметров, возникшие в процессе изготовления и монтажа.

Повреждения конструкций - это снижение качества, нарушение формы и фактических размеров, возникшие в процессе эксплуатации под воздействием нагрузок и условий эксплуатации.

При инженерном обследовании деревянных конструкций особое внимание обращается на места, наиболее опасные в отношении увлажнения и загнивания древесины: дощатые настилы под рулонным ковром, ендовы и карнизные участки покрытия, конструкции у торцовых стен, опорные части конструкций, наличие и состояние гидроизоляции, подоконные участки, нижние брусья стен, верхние грани балок, арок, рам, ферм.

Проклассифицируем наиболее часто встречающиеся дефекты и повреждения деревянных конструкций:

. биоповреждения

.1. повреждения вызванные влажностным режимом

.1.1. загнивание древесины;

.1.2. продольные усушенные трещины, коробление древесины, разбухание при высыхании;

.2. поражение насекомыми.

. Дефекты

.1. вызванные ошибками при проектировании;

.2. несоблюдение проекта и правил производства работ;

.3. нарушение правил эксплуатации зданий;

.4. огневое воздействие.

Наиболее характерными повреждениями второй группы являются:

• разрывы растянутых элементов в местах ослабления сечения

• прогибы и изломы изгибаемых элементов

• расслоения по клеевым швам клееных деревянных элементов

• дефекты соединений (скалывание лобовых врубок и шпонок, срезы нагелей)

• механические повреждения с ослаблением поперечного сечения элементов.

При освидетельствовании растянутых элементов необходимо выявлять наличие полных или частичных разрывов или надрывов волокон древесины вблизи стыков; около 7 сучков, выходящих на кромки элементов; около отверстий под нагели; фиксировать глубинуи протяженность продольных усушечных трещин и трещин по косослою.

В сжатых, изгибаемых и сжато-изгибаемых элементах проверяется правильность и достаточность раскрепления сжатой кромки из плоскости действия вертикальной нагрузки, признаки выпучивания, прогибы и изломы. Опасны местные деформации (выпучивание) сжатых элементов, превышающие 1/80 его длины.

В изгибаемых элементах прогибы, превышающие нижеприведенные величины, свидетельствуют об аварийном состоянии конструкций: в балках и прогонах цельного или клееного сечения - более 1/50l; составных балках на податливых связях (на шпонках, пластинчатых нагелях) - более 1/100l; в фермах - более 1/150l [2]. При обследовании стропил дополнительно фиксируется наличие креплений стропил к кирпичным стенам проволочными скрутками и шаг этих креплений.

В КДК, кроме вышеописанных дефектов, замеряют длину и глубину расслоений по клеевым швам, а также места их расположения (обычно расслоения встречаются вблизи опорных узлов в средней части сечения, а также в арках в местах появления радиальных растягивающих напряжений поперек волокон) [1].

В узлах проверяется количество и правильность размещения нагелей и болтов (соответствие требованиям СП «Деревянные конструкции» расстояний между нагелями вдоль и поперек волокон древесины), степень обжатия соединяемых элементов болтами (болты часто не затянуты), наличие трещин по возможным площадкам скалывания, наличие гидроизоляционных прокладок из толя или рубероида под опорными подушками, мауэрлатами.

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ.

Многолетний опыт инженерных обследований зданий и сооружений свидетельствует о том, что аварийные ситуации возникают при одновременном воздействии нескольких факторов.

По данным Госархстройнадзора РФ, основные причины аварий зданий и сооружений в стране примерно следующие (в процентном соотношении):

• нарушение правил эксплуатации - 30

• низкая прочность конструкций (дефекты изготовления) - 20

• дефекты узловых монтажных соединений - 16

• недостаточная несущая способность оснований - 10

• недостаточное опирание несущих конструкций на каменную кладку - 8

• нарушение правил производства строительно-монтажных работ - 8

• ошибки в проектных решениях - 4

• внешние воздействия, превысившие расчетные величины - 4

Проанализируем каждую причину в отдельности.

Нарушение правил эксплуатации

Большинство серьезных повреждений и аварий деревянных конструкций, как и других видов строительных конструкций, связано с нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений. Чаще всего эти нарушения приводят к загниванию деревянных конструкций. Основные причины загнивания деревянных конструкций: прямое или конденсационное увлажнение, дефекты гидроизоляции, не соблюдение температурно-влажностного режима эксплуатации.

Наиболее часто стропильные конструкции повреждаются у торцов зданий, из-за протечек в кровле ввиду небрежно выполненного примыкания рубероидного ковра к парапетным стенам. Возведение различных пристроек и надстроек к существующему зданию приводит к изменению схемы приложения снеговой нагрузки на покрытие и схемы водоотвода с крыши. Если эти вопросы решены неграмотно, то конструкции оказываются перегруженными в зоне снегового мешка, а нарушение водостока приводит к загниванию опорных частей конструкций [4].

Случаев загнивания КДК очень мало, в частности, отмечены случаи загнивания верхней зоны сечения арок под прогонами, а также зафиксировано загнивание арок, расположенных в противопожарных зонах складов минеральных удобрений. Для повышения огнестойкости арок, по требованию пожарников, поперечное сечение конструкций в этих зонах обшили оцинкованной жестью с прокладкой из асбеста. Сечение деревянного элемента оказалось в замкнутом пространстве без вентиляции, что привело к конденсации лаги на поверхности арок и загниванию древесины. После случаев обрушения таких арок было принято решение снять эту обшивку.

Характерная ошибка при эксплуатации чердачных помещений - глухая заделка слуховых окон (листами фанеры или остекление). Это не только нарушает режим проветривания деревянных конструкций, но и приводит в летний период к повышению температуры внутри чердачного помещения (t>50°С, особенно при использовании в покрытии кровельного железа). По этой причине наблюдается разрыв нижних растянутых поясов деревянных ферм из-за «текучести» древесины при высоких температурах.

Балки чердачных перекрытий в старых зданиях часто полностью засыпаются шлаком, что ведет к поверхностному загниванию деревянных балок на глубину 2...3 см, однако при сверлении в глубину сечения древесина, судя по белому цвету стружки, зачастую имеет здоровый вид. Другой ошибкой является обертывание толем опорных концов балок или даже полное обертывание толем балок по всей длине, что способствует конденсации влаги на поверхности древесины и препятствует проветриванию конструкций. Достаточно проложить слой гидроизоляции под опорную подушку или опорную часть балки, соприкасающуюся с кирпичной стеной.

Механические повреждения деревянных конструкций случаются, как правило, при погрузочно-разгрузочных работах внутри зданий и сооружений.

Низкая прочность конструкций (дефекты изготовления)

Другой, часто встречающейся причиной повреждений и аварий деревянных конструкций являются дефекты изготовления, которые возникают при нарушении технологического процесса производства конструкций. В частности, применение для изготовления конструкций сырой древесины (с влажностью более 20 %) приводит в процессе эксплуатации к появлению в деревянных элементах продольных усушечных трещин, которые мало влияют на несущую способность сжатых и изгибаемых элементов, но опасны в растянутых элементах и в коротких балках.

Для КДК наиболее характерны следующие нарушения технологического процесса:

• сушка пиломатериалов при жестких режимах, что приводит к короблению досок, появлению значительных внутренних напряжений в клееных элементах и расслоению по клеевым швам

• превышение нормативных сроков хранения синтетических смол, не соблюдение правил приготовления клеев, ошибки в дозировке отвердителя ведут к снижению прочности клеевых швов и их 10 расслоению в процессе эксплуатации

• низкое качество соединений заготовок по длине на зубчатый шип и возможное расположение в одном сечении элемента более 25 % стыков заготовок.

При обмере конструкций следует определять величины отклонений от проектных размеров.

Проверку размеров конструкций измерительными инструментами следует проводить с точностью до 1 мм при измерении поперечных сечений несущих конструкций и высоты (толщины) - ограждающих конструкций и с точностью до 3 мм - при измерении длины несущих конструкций и радиуса кривизны несущих криволинейных конструкций, а также длины и ширины ограждающих конструкций.

древесина клееный монолитный железобетонный

3. ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Для взятия проб из конструкций деревянных перекрытий необходимо производить их вскрытие. Число мест вскрытий перекрытия по деревянным балкам должно составлять не менее трех при обследуемой площади до 100 м2 и не менее 5 при большей площади. Для деревянных перекрытий по металлическим балкам эти цифры соответственно равны 2 и 4. Вскрываться должны полы (чистые и черные), стяжки, подготовка под полы, гидроизоляция, утеплитель или звукоизоляционная засыпка, подшивка, штукатурка.

Для определения физико-механических характеристик древесины и микоанализа из ненагруженных или слабонагруженных частей деревянных конструкций, имеющих повреждения и дефекты в не предусмотренных таблицей 1 СНиП II-25 <#"889086.files/image016.gif">

где Rqi - результат, полученный в i -м испытании или на i -м образце;

т - количество образцов (испытаний).

Среднее квадратичное отклонение для выборки Sq вычисляется по формуле

Нормативное значение прочностной характеристики R определяется по формуле

где b - коэффициент, учитывающий объем испытаний

Расчетные характеристики бетона определяются в зависимости от условного класса бетона по прочности на сжатие существующих конструкций.

При выполнении поверочных расчетов по проектным материалам, в том случае, если в проекте существующей конструкция нормируемой характеристикой бетона является его марка, значение условного класса бетона по прочности на сжатие следует принимать равным:

%-ной кубиковой прочности бетона, соответствующей марке по прочности для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов;

%-ной - для ячеистого бетона.

Для промежуточных значений условного класса бетона по прочности на сжатие, отличающихся от значенийпараметрического ряда <#"889086.files/image019.gif">

Схемы усилий и эпюры напряжений при расположении сжатой зоны бетона: а - в полке элемента в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного двухсторонним наращиванием, при расчете его по прочности; б - в ребре элемента в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного двухсторонним наращиванием, при расчете его по прочности

При этом высота сжатой зоны бетона х определяется по формуле

х = [Rs Аs,red - Rb,red h′f (b′f - b) - Rsc А′s,red] / (Rb,red b)

где Аs,red и А′s,red;,red

Площадь дополнительной растянутой арматуры усиления А и В определяется по формуле

A = {Rs As - Rsc А′s,red - Rb,red [b h0,red + h′f (b′f - b)]} / (Rs,ad);= {(Rs As - Rsc А′s,red)2 + [Rb,red h′f (b′f - b)]2 + 2 Rb,red [K - Rs As h0,red + Rsc А′s,red a′+ Rb,red 0,5 h′f (b′f - b)] - 2 Rb,red h′f (Rs As - Rsc А′s,red) (b′f - b)} / (R2s,ad)

Усиление предварительно напряженной арматурой.

Величину предварительного напряжения sp и ′sp в напрягаемой арматуре Sи S′ следует назначать в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.01-84 <#"889086.files/image020.gif">

График зависимости напряжения от угла наклона

Величину предварительного напряжения при усилении железобетонных элементов следует принимать с коэффициентами условий работы: для горизонтальных и шпренгельных затяжек - sr2 = 0,8, для хомутов и наклонных тяжей - sr3 = 0,75.

При натяжении затяжек путем стягивания парных ветвей определение величины предварительного напряжения sp рекомендуется производить в зависимости от тангенса угла наклона ветвей i с использованием графика (рис. 59 <#"889086.files/image021.gif">

где Es - модуль упругости арматуры усиливаемого элемента.

При этом необходимо исключать участок малых уклонов i  0,01, при которых изменение уклонов вызывает малые напряжения, компенсирующие первоначальное выпрямление стержней.

Определение несущей способности по нормальным сечениям изгибаемых элементов, усиленных предварительно напряженными стержнями, не имеющими сцепления с бетоном, рекомендуется выполнять в соответствии со СНиП 2.03.01-84 <#"889086.files/image022.gif">

где = Еs / Еb; Еb - модуль упругости бетона усиливаемого элемента; sp,ad - задаваемая величина предварительного напряжения в дополнительной арматуре усиления (с учетом потерь); Rs,ser,ad - расчетное сопротивление дополнительной арматуры усиления для предельных состояний второй группы, МПа; s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по СНиП 2.03.01-84 <#"889086.files/image023.gif">

Схемы усилий и эпюры напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого элемента, усиленного предварительного напряженной арматурой без сцепления с бетоном

Расположение центра тяжести арматуры усиливаемого элемента и дополнительной напрягаемой арматуры при расположении ее: а - под нижней плоскостью усиливаемого элемента; б - по боковым сторонам усиливаемого элемента

ξ = (Rs Аs + lim,ad Asp,ad - Rsc А′s,red) / (Rb b h0,red)

где lim,ad - определяется по формуле (31 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>); h0,red - по формуле (<http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>) и принимается равным не более высоты поперечного сечения конструкции h; величина ared, входящая в формулу (<http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>), определяется по зависимости

= [Rsp,ad Asp,ad (h0,red - h0)] / (Rs As + Rsp,ad Asp,ad)

где Rsp,ad - расчетное сопротивление дополнительной арматуры усиления.

При этом, если ared > 0, то общий центр тяжести растянутой арматуры находится между усиливаемой и усиливающей арматурой, а последняя расположена под плоскостью элемента по высоте; если ared < 0, то общий центр тяжести растянутой арматуры находится между усиливающей и усиливаемой арматурой, а усиливающая арматура расположена по боковым граням элемента (рис. 61 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>).

Высота сжатой зоны бетона х определяется

х = (lim,ad Asp,ad + Rs Аs - Rsc А′s,red) / (Rb,red b)

Необходимая площадь предварительно напряженной растянутой арматуры Asp,adвычисляется по формуле (12 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>), где

= (Rs Аs - Rsc А′s,red - Rb,red b h0,red) / (0,5 lim,ad);= 2 [M + (Rsc А′s,red a′ + Rs Аs h0,red)] Rb,red b - (Rs Аs - Rsc А′s,red)2 / 2lim,ad.

При определении высоты сжатой зоны и площади предварительно напряженной арматуры Asp,ad величина lim,ad принимается с учетом коэффициента условий работы s6, определяемого по СНиП 2.03.01-84 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=2022>*.

Расчет сечений изгибаемых элементов, усиленных предварительно напряженной арматурой и имеющих полку в сжатой зоне, а также неармированных предварительно напряженной арматурой в этой зоне, при действии момента в плоскости оси симметрии конструкции должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны.

Требуемая площадь сечения дополнительной напрягаемой арматуры, расположенной в растянутой зоне, определяется следующим образом:

а) если граница сжатой зоны проходит в полке, т.е. соблюдается условие, - как для прямоугольного сечения шириной в соответствии с пп. 3.29 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582> - 3.32 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>;

б) если граница сжатой зоны проходит по ребру, т.е. условие не соблюдается, - согласно положениям, сформулированным в п. 3.34 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=11582>, а вычисления производятся по формулам, где вместо Rs,ad принимается значение lim,ad, определяемое по формулес учетом коэффициента условий работы s6 по СНиП 2.03.01-84 <http://www.stroyplan.ru/docs.php?showitem=2022>*.

Список литературы

1. Конструкции из дерева и пластмасс/под ред. Г.Г.Карлсена.1991

. Золотухин Ю.Д Испытание строительных конструкций -Минск:высш.школа. 1983-208с

. Байков В.Н.,Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс.-М.:Строиздат.1990

. Положение по техническому обследованию жилых зданий. Госкомархитектуры.ВСН57-88.