Усиление многопустотных плит перекрытия

Требуется усилить многопустотную железобетонную плиту в связи с увеличением полезной нагрузки на перекрытие.

Рис. 1.1 Поперечное сечение многопустотной плиты

Исходные данные. Параметры плиты до усиления:

• Номинальные размеры плиты в плане 1,2х6,0 м;
• высота h=220 мм;
• бетон тяжелый, подвергнутый тепловой обработке, класса В25 (Rb=14.5 МПа) ;
• рабочая продольная арматура стержневая 4ø18А-III (Rs=365 МПа).

Полезная нагрузка на плиту v = 12,5 кПа, в том числе длительная составляющая 0,7* v = 0,7 *12,5 = 8,75 кПа. Нагрузка от массы пола g=0,8 кПа.

Решение:

Определяем расчетную нагрузку на 1 м длины плиты.

Полная расчетная нагрузка на 1 м длины при ширине плиты B=1.2 м

q = q1*B = 19.26*1.2 = 23.11 кН/м;

где, q1 — расчетная нагрузка по табл. 1.1.

Находим расчетный максимальный изгибающий момент от полной нагрузки.

Расчетный пролет плиты:

где l – номинальный пролет плиты;

b_риг — ширина сечения ригеля.

Табл. 1.1 Нагрузка на 1 м2 перекрытия

Рис. 1.2 К определению несущей способности нормального сечения плиты: а – расчетная схема плиты; б – расчетное поперечное сечение

Изгибающий момент

Определяем несущую способность нормального сечения плиты.

Рабочая высота сечения плиты:

h₀ = h — a = 220 — 27 = 193 мм

где

Находим положение нейтральной оси из условия:

365*10³*1018*10^-6 = 371,57 кН < 14.5*10³*0.9*1.16*0.031 = 469.28 кН

где, γ_b1 – коэффициент, учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки (γ_b1 =0.9 при продолжительном действии нагрузки).

Условие выполняется, если нейтральная ось находится в полке.

Определяем высоту сжатой зоны сечения:

Относительная высота сжатой зоны сечения:

Несущая способность нормального сечения:

где, α_m = 0.119

Проверяем условие:

Условие не выполняется; следовательно, требуется усиление плиты.

Коэффициент усиления: 

т.е. необходимо повысить прочность плиты в пролете на 48,6 %

Расчет усиления плиты методом наращивания сечения

Рис. 1.3. К расчету усиления нормального сечения плиты пособом наращивания сечения: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Задаемся классом бетона усиления. Принимаем бетон класса В30 (на класс выше бетона плиты, R_b1 = 17.0 МПа)

Определим высоту сжатой зоны, предполагая, что нейтральная ось на ходится в пределах толщины нового бетона (рис. 1.3, б):

Рассчитаем толщину набетонки с учетом ее догружающего действия из выражения:

Толщина слоя нового бетона превышает 100 мм, что нежелательно вследствие значительного уменьшения полезной высоты помещения. Выполняем усиление дополнительным армированием.

Расчет усиления плиты методом дополнительного армирования

Рис. 1.4. К расчету усиления нормального сечения плиты способом дополнительного армирования: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Проверяем условие:

Условие не выполняется; следовательно, нейтральная ось усиленного сечения находится в ребре.

Определяем коэффициент α_m:

Принимаем значение α_m = α_R= 0.387 По табл. находим коэф. ξ = 0,524

Вычисляем требуемую площадь сечения суммарной арматуры:

Выделим требуемую площадь сечения дополнительной арматуры класса А400 (R_s1 = 350 МПа):

где, m = 0.95 — коэффициент условий работы арматуры усиления при полной разгрузке перекрытия.

Принимаем 2∅25 А400 (A_s1,f = 982 мм²)

Определяем фактическую несущую способность нормального сечения после усиления.

Проверяем условие:

где m₁ = 1.0 — коэффициент (отсутствует подварка стержней усиления к существующей арматуре);

Так как условие не выполняется, нейтральная ось находится в ребре.  Высота сжатой зоны:

Рабочая высота усиленного сечения:

Относительная высота сжатой зоны:

Усиленное сечение переармировано.

Фактический изгибающий момент, воспринимаемый сечением плиты после усиления, составит:

Перегрузка:

Увеличиваем количество арматуры усиления, принимая 2Ø28 А400, либо выполним усиление плиты комбинированным способом, т.е. дополнительным армированием при одновременном наращивании сечения.

Расчет усиления плиты комбинированным способом

Рис. 1.5. К расчету усиления нормального сечения плиты комбинированным способом: а – действительное нормальное сечение; б – расчетное нормальное сечение

Назначаем набетонку минимальной толщины δ = δ_min = 50 мм. Принимаем бетон класса В30 (на класс выше бетона плиты, R_b1 = 17.0 МПа)

Проверяем условие:

Условие выполняется; следовательно, нейтральная ось проходит в пределах нового бетона (следует стремиться к тому, чтобы нейтральная ось проходила в набетонке).

Определяем коэффициент α_m:

Требуемая площадь суммарной арматуры:

Выделим площадь сечения арматуры усиления, которую также принимаем класса А400:

Принимаем 2Ø14 А400 (A_s1,f = 308 мм²)

Определяем фактическую несущую способность нормального сечения после усиления.

Высота сжатой зоны:

Рабочая высота:

Относительная высота сжатой зоны усиленного сечения:

По табл. 3.1 прил. 3 находим αm = 0,107

Фактический изгибающий момент, воспринимаемый сечением плиты, усиленной комбинированным способом, составит:

Запас прочности:

Увеличивая количество дополнительной арматуры, можно повысить запас прочности усиленной плиты.

Работы по усилению пустотной плиты комбинированным способом выполняются в следующей последовательности:

• очищается поверхность усиливаемой плиты от инородных включений;
• пробивается полка вдоль плиты над пустотами (устраиваются борозды шириной 70…100 мм), на поверхности плиты делается насечка на глубину 5…10 мм;
• продувается сжатым воздухом и увлажняется контактная поверхность;
• устанавливается в проектное положение арматура усиления – сварные каркасы и сетка;
• заполняются пластичным бетоном вскрытые пустоты, выполняется бетонирование набетонки по маячным рейкам;
• осуществляется уход за бетоном.

Скачать данный пример

Заказать расчет конструкций