6.3.6. Пример расчета усиления кирпичного столба [22]

Исходные данные

Кирпичный столб реконструируемого здания 0,51×0,51 м.

Расчетная длина элемента Н =4,20 м.

Кирпич марки 75 на растворе марки 50.

Расчетное сопротивление кладки R = 1,3 МПа.

Дополнительная нагрузка при реконструкции здания на столб N = 900 кН.

Цель расчета

Определить возможность эксплуатации кирпичного столба при реконструкции. При необходимости запроектировать усиление.

Порядок расчета

1. Определение расчетной схемы кирпичного столба – см. рис 6.29.

2. Определение фактической несущей способности столба.

3. Проверка условия прочности (N_нес> N) с учетом дополнительной нагрузки при реконструкции.

4. Конструирование схемы усиления кирпичного столба (при необходимости).

5. Проверка условия прочности после усиления кирпичного столба с учетом работы элементов усиления.

6. Уточнение фактических размеров элементов усиления (поперечных планок) при оптимальном проценте армирования сечения μ = 2,5.

Расчет

Рис. 6.30. Расчетная схема кирпичного столба

Определяем несущую способность столба до усиления. Радиус инерции сечения кирпичного столба сечением 51×51см определяем по формуле

см;

Гибкость столба .

Коэффициент  =0,917 (см. табл. 6.11).

N_нес = m_g RA = 1,0·0,917·1,3·10³·0,51² = 310,07 кН.

Проверяем условие прочности

N_нес = 310,07 кН < N = 900 кН.

Вывод: прочность столба недостаточна, требуется усиление сечения столба.

Принимаем следующую схему усиления кирпичного столба: 4 равнополочных уголка 80х80х7 мм (площадь сечения одного уголка 10,85 см², площадь сечения 4 уголков: А_s = 10,85 х 4 = 43,40 см²), установленные вертикально по углам столба, соединенные поперечными планками толщиной 4 мм с шагом 0,25 м по высоте элемента (см. рис.6.24, сечение 1-1).

Определяем прочность кирпичной колонны N^усил_нес с учетом работы элементов усиления (см. формулу (6.6))

кН.

Проверяем условие прочности кирпичной колонны после усиления

N^усил_нес = 928,41 кН > N = 900 кН.

Вывод: прочность столба после усиления достаточна для восприятия нагрузки при реконструкции здания.

Уточняем фактические размеры элементов усиления.

Площадь металлических поперечных планок толщиной t = 4 мм при проценте армирования сечения столба μ = 2,5 и шаге поперечных планок S = 25 см определим следующим образом:

. (6.9)

Определяем размеры поперечной планки:

• требуемая минимальная длина планки

l_планк = А_s1/t = 7,97/0,4 = 19,93 см;

• по конструктивным требования длина планки принимается не менее l^кон = h-(2 ÷ 3 см) = 51-3 см = 48 см.

Принимаем: длина планки l_планк = 480 мм, ширина планки b_планк.= 50 мм, толщина t = 4 мм.

Площадь поперечной планки

А^кон_s1 = 48×0,4 = 19,2 см² > А_s1 = 7,97 см².

Конструируем металлическую обойму согласно проведенному расчету (см. рис. 6.29 и 6.32).

6.3.7. Усиление каменных конструкций обоймами, связями, поясами пространственной жесткости

На рис. 6.30 показана установка стальных элементов усиления. Как правило, устанавливаемые тяжи и связи снабжаются регулировочными струбцинами для их подтяжки и приведения тяжей в рабочее состояние при их ослаблении.

Усилия в тяжах устанавливают струбцинами, а величину натяжения контролируют динамометрами, в соответствии с произведенными расчетами.

Для обеспечения устойчивости отдельных конструкций из кирпича и блоков, например столбов, колонн, проводят усиление стальными обоймами (см. рис. 6.31).

Рис. 6.31. Схема установки напряженных стальных тяжей в уровне перекрытия

Обоймы для колонн и столбов выполняют из прокатных уголков и горизонтальных планок (сечение подбираются расчетом).

На рис. 6.32 показана схема усиления кирпичного столба (пример расчета см. п.6.3.6).

Обоймы, связи

Рис. 6.32. Схема усиления участка кирпичной стены ниже уровня перекрытия:

1  стена;

2  плиты перекрытия;

3  связующие стержни диаметром 12..14 мм из стали класса АIII;

4  сварная сетка из проволоки Вр-I диаметром 4...5 мм с размером ячеек не более 150 мм;

5  трубки для инъекции цементного раствора;

6  стержни диаметром 12...16 мм из стали А III

Рис. 6.33. Схема усиления кирпичного столба металлической обоймой

Здания, выполненные в кирпиче или из мелких блоков, представляют собой весьма устойчивую и пластичную конструкцию, способную воспринимать значительные деформации разного происхождения без собственного разрушения.

За счет пластичности кладки накапливающиеся напряжения реализуются в виде трещин. При этом стены здания постепенно разделяются на отдельные элементы и блоки, работающие самостоятельно.

Особенно опасны на этой стадии динамические (вибрационные, ударные) воздействия. В таких случаях здание необходимо зафиксировать поясами пространственной жесткости, которые будут воспринимать растягивающие усилия и тем самым предотвращать дальнейшее трещинообразование. Установка дополнительных связей и охватывающих обойм будет способствовать фиксации и сохранению устойчивости элементов здания.