Строительство и архитектура/ 3.Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации

Жуков Александр Николаевич

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Алгоритм расчёта поперечного сечения и прочности конструкций восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн с использованием сталетрубобетонных обойм

В результате проведения экспериментального исследования способов восстановления работоспособности железобетонных консолей колонн с использованием сталетрубобетонных обойм был разработан алгоритм расчёта поперечного сечения и прочности конструкций.

Генеральные размеры конструкций стальной обоймы необходимо назначать в соответствии с размерами поперечного сечения железобетонных консолей. В расчётное сечение попадают такие элементы обоймы, как соединительные уголки (верхние и нижние) и боковые накладки. Для расчёта необходимо назначать площадь этих элементов. Толщину сечения накладки нужно принимать не менее 2мм, в противном случае не обеспечивается достаточная устойчивость к коррозии конструкции. Поперечное сечение уголков следует принимать равным 1,5 A_s для каждого соединительного уголка, где A_s площадь сечения рабочей арматуры консоли.

Для выполнения проектных чертежей и расчёта конструкции на прочность необходимо знать размеры консоли колонны, которые устанавливаются в ходе обследования натурной конструкции. Для выбора поперечных размеров конструкции восстановления работоспособности необходимо учитывать размеры глубинного вибратора или виброрейки, т.е. поперечный размер складывается из поперечного размера колонны (h) и двух минимальных диаметров булавы или рейки (d_r) (рис.1).

Рис.1 Генеральные размеры стальной замкнутой обоймы,

где 1-передняя грань обоймы со стороны подкрановой балки, наклонная грань консоли, 3- нижние окантовочные уголки, 4-тыльная грань обоймы, 5- обрамление из швеллеров, 6-верхние окантовочные уголки,

7-мелкозерниствй расширяющийся бетон, 8-патрубки

Габаритные размеры обоймы должны быть больше размеров колонны, в плане на величину как минимум 30…40мм с каждой стороны. Так как необходимо учитывать, что обойма охватывает аварийную консоль по контуру вкруговую. Зазор между обоймой и консолью должен быть достаточен для уплотнения бетона глубинным вибратором (то есть 70…80мм). Если уплотнять бетон внешним вибрированием, сообщая обойме колебания, то зазор может быть уменьшен до 30…40мм, но не менее.

Торцевое обрамление выбрано из прокатных швеллеров ввиду легкости монтажа. Применение такого обрамления возможно при ширине колонны до 30см (существующий сортамент). Более удобным и эффективным является применение торцевого обрамления из свальцованных элементов или разрезанных пополам труб круглых в сечении. Такое обрамление позволяет охватить самые большие и мощные консоли. При увеличении высоты сечения обоймы ее прочность возрастает пропорционально квадрату расстояния до центра тяжести.

Проверка прочности замкнутой обоймы.

На рис.2 показано поперечное сечение в зоне наибольших напряжений, возникших в ходе проведения экспериментальных исследований сталетрубобетонной обоймы. В расчёте учитываем только сталь, попадающую в сечение. В запас прочности пренебрегаем поддерживающим влиянием бетона, находящегося внутри обоймы.

Обозначения: А_уг , А_пл, H, h₁, h₂, h_3,b,

где - А_уг - площадь сечения одного уголка (см²);

- - собственный момент инерции уголков;

- H - полная высота трубобетонной обоймы;

- h₁ - высота боковой накладки;

- h₂ - расстояние от центра тяжести нижних уголков до центра тяжести сечения;

- h₃ - расстояние от центра тяжести верхних уголков до центра тяжести сечения;

- b - ширина боковой накладки.

Рис.2 Схема поперечного сечения,

где 1- верхние уголки обрамления L50х5, 2- стальной лист t=2мм,

3- нижние уголки обрамления L50х5

Внешний момент, создаваемый силой :

Момент инерции всего сечения:

Момент сопротивления:

Проверяем сечение обоймы на изгиб. Изгибающий момент, который может воспринять стальное сечение без учёта бетона обоймы:

Проверка прочности сечения:

Соблюдение неравенства обеспечивает прочность обоймы.