МЕТОД УСИЛЕНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ УСТАНОВКОЙ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ВНЕШНИХ ОПОР НА ПРИМЕРЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЗАДАЧИ

METHOD OF STRENGTHENING EXISTING BUILDINGS BY INSTALLING ADDITIONAL EXTERNAL SUPPORTS ON THE EXAMPLE OF A SPATIAL TASK

Duzev Roman Dmitrievich

master student, Faculty of General Construction, Kazakh Leading Academy of Architecture and Civil Engineering,

Republic of Kazakhstan, Almaty

Sadyrov Ruslan Karibzhanovich

сandidate of Technical Sciences, Associate Professor, Kazakh Leading Academy of Architecture and Civil Engineering,

Republic of Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

Рассматривается метод усиления с помощью дополнительных внешних опор на примере пространственной задачи. Приводится сравнительный анализ разных сечений дополнительных опор.

ABSTRACT

The method of amplification using additional external supports is considered using the example of a spatial problem. A comparative analysis of different cross sections of additional supports is given.

Ключевые слова: усиление, внешние опоры, дополнительные опоры.

Keywords: strengthening, external supports, additional supports.

В качестве исходной модели выступает пространственная конструкция с рамным каркасом. Сечение колон – 40х40 см, сечение ригелей - 35х50 см. Бетон марки В25. Расчет проводится в программе ЛИРА-САПР (рисунок 1).

Для данной модели были заданы следующие нагрузки.

- Собственный вес.

- Постоянные нагрузки:

1. Покрытие кровли – 3.25 кПа.

2. Перекрытие межэтажное – 2.6 кПа.

- Временные нагрузки:

1. Снеговая нагрузка – 1.512 кПа.

2. Полезная на перекрытия – 2.4 кПа

Рисунок 1. Расчетная модель

Так же было назначено сейсмическое загружение со следующими параметрами:

- Сейсмический район в баллах – 9

- Тип грунта – II

- Коэф. ответственности – 1.25

- Коэф. конструктивных решений – 0.25

- Коэф. высотности – 1

- Коэф. рассеивания энергии – 1

- Коэф. грунтовых условий - 1

Коэффициент преобразования для постоянной нагрузки принят 0.9, для временных 0.8.

Расчет выполнен по нормативам, в настоящий момент отмененным на территории Республики Казахстан [1]. Тем не менее, поскольку происходит сравнение конечных результатов между собой, используемая нормативная база решающего значения не имеет.

Анализируя результаты от особого сочетания нагрузок, максимальные горизонтальные перемещения системы по оси Х составили 114 мм. (рисунок 2), перемещения по оси У равны 127 мм. (рисунок 3)

Рисунок 2. Максимальные горизонтальные перемещения системы по оси Х без усиления

Полученные значения будут использованы для проверки эффективности усиления устройством дополнительных внешних опор.

Рисунок 3. Максимальные горизонтальные перемещения системы по оси У без усиления

Так как в пространственной модели присутствуют перемещения по двум осям, дополнительные опоры эффективнее устанавливать с каждой стороны, жестко крепя к конструкции при помощи распорок.

Чтобы увеличить жесткость дополнительных опор, они связанны друг с другом металлическими стержнями.

Как и в случае с плоской конструкцией, первый вариант сечения представляет собой две вертикальные прокатные трубы профиля «Молодечно», соединённых между собой при помощи распорок. Опоры расположены с каждой стороны и соединяются с конструкцией на уровне каждого этажа трубами профиля «Молодечно» 150х5 и распорками того же сечения (рисунок 4).

1 - Дополнительные опоры - профиль «Молодечно», сечением 180х7 мм.; 2 - распорки - профиль «Молодечно», сечением 150х5 мм.

Рисунок 4. Сечение дополнительных внешних опор

Так же опоры соединяются друг с другом при помощи горизонтальных балок профиля «Молодечно» 150х5 (рисунок 5).

Рисунок 5. Расчетная модель, с установленными дополнительными опорами

Максимальные горизонтальные перемещения от использования данного метода усиления составили 97.5 мм по оси Х (рисунок 6) и 106 мм по оси У (рисунок 7). Что уменьшило перемещения конструкции на 14.5% и 16.5% соответственно.

Расход стали на данное сечение дополнительных опор составили 21.08 тонн и 2.864 тонны на распорки и стержни соединяющие дополнительные опоры между собой. Общий расход стали 23.946 тонн.

Рисунок 6. Максимальные горизонтальные перемещения системы по оси Х с усилением

Рисунок 7. Максимальные горизонтальные перемещения системы по оси Х с усилением

В качестве второго сечения принят профиль «Молодечно» сечением 250х12 (рисунок 8). Дополнительные опоры крепятся к конструкции в уровне каждого этажа при помощи распорок профиля «Молодечно» сечением 180х6. Опоры крепятся между собой при помощи балок того же сечения что и распорки (рисунок 9).

Рисунок 8. Двутавровое сечение профиля 26К2

Рисунок 9. Расчетная модель, с установленными дополнительными опорами

Рисунок 10. Максимальные горизонтальные перемещения по оси Х

Рисунок 11. Максимальные горизонтальные перемещения по оси У

Максимальные горизонтальные перемещения от сейсмической нагрузки равны 107 мм по оси Х (рисунок 10) и 119 мм по оси У (рисунок 11). Что уменьшает максимальные перемещения конструкции на 6.15% и 6.3% соответственно.

Общий расход стали на подобранное сечение составил 19.85 тонн.

В качестве третьего сечения принято двутавровое сечение профиля 26К2 (рисунок 12). Дополнительные опоры крепятся к конструкции в уровне каждого этажа при помощи распорок профиля «Молодечно» сечением 180х6. Опоры крепятся между собой при помощи балок того же сечения что и распорки (рисунок 9).

Рисунок 12. Двутавровое сечение профиля 26К2.

Рисунок 13. Максимальные горизонтальные перемещения по оси Х.

Рисунок 14. Максимальные горизонтальные перемещения по оси 9

Анализируя максимальные горизонтальные перемещения от особых сочетаний усилий, можно увидеть, что они равны 108мм по оси Х (рисунок 13) и 117 мм (рисунок 14), что уменьшило перемещения на 5.26% по оси Х и 8.9% по оси У.

Расход стали в третьем сечении составил 16.04 тонны.

Таблица 1.

Сравнение принятых сечений дополнительных внешних опор

Вывод

Из полученных результатов исследования можно сделать вывод, что первый вариант сечения более выгоден, так как он обладает большей жесткостью и устойчивостью в сравнении с другими вариантами, однако данное сечение может быть не принято из-за больших габаритов.

Если сравнивать двутавровое сечение дополнительных опор с квадратным сечением, то можно увидеть, что двутавровое сечение более выгодно как по уменьшению горизонтальны перемещений, так и по расходу стали.

Список литературы:

1. СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах», нормативная документация РК.   Алматы, 2006.