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

A METHOD OF STRENGTHENING EXISTING BUILDINGS BY INSTALLING ADDITIONAL EXTERNAL SUPPORTS ON THE EXAMPLE OF A PLANE PROBLEM

Roman D. Duzev

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

Republic of Kazakhstan, Almaty

Ruslan K. Sadyrov

candidate 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 плоской задачи. Приводится сравнительный анализ разных сечений дополнительных опор.

ABSTRACT

The method of amplification using additional external supports is considered using the example of a planar 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.

Усиление существующих конструкций при помощи дополнительных внешних опор зависит от жесткости внешних опор и способа крепления опор к конструкции [1]. Для наглядности усиление будет показано на примере плоской задачи.

В качестве исходной конструкции выступает плоская конструкция с несущими конструкциями в виде колонн и ригелей. Сечение колон – 40х40 см, сечение ригелей 35х50 см. Бетон марки В25. Расчет проводится в программе ЛИРА САПР (рисунок 1).

Расчет выполнен по нормативам, в настоящий момент отмененным на территории Республики Казахстан [2]. Тем не менее, поскольку происходит сравнение конечных результатов между собой, используемая нормативная база решающего значения не имеет.

Рисунок 1. Расчетная модель

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

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.

Анализируя результаты от особого сочетания нагрузок, максимальные горизонтальные перемещения системы составили 98.7 мм. (рисунок 2)

Рисунок 2. Горизонтальные перемещения от сейсмической нагрузки у верха конструкции без усиления

Первый вариант сечения дополнительных внешних опор состоит из двух вертикальных прокатных труб профиля «Молодечно», соединённых между собой при помощи распорок (рисунок 3).  Данные опоры расположены с двух сторон 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 3. Сечение дополнительных внешних опор

Расход стали на профиль «Молодечно», для сечения 180х7 составляет 36.7 кг/м, для сечения 150х5 равен 26.4 кг/м.  Расход стали для одной дополнительной опоры составил 1174.4 кг, на распорки 812.01 кг. Общий расход стали на одну дополнительную опору составил 1986.5 кг.

Рисунок 4. Расположение дополнительных внешних опор

По результатам расчета, максимальные горизонтальные перемещения от сейсмических нагрузок у верха конструкции составили 87.3 мм, что на 11.6 % меньше чем перемещения без данного усиления.

Рисунок 5. Горизонтальные перемещения от сейсмической нагрузки у верха конструкции с первым способом усиления

Второй вариант сечения состоит из одной прокатной трубы профиля «Молодечно» (рисунок 6), расположенные с двух сторон и соединяющиеся с конструкцией на уровне каждого этажа трубами профиля «Молодечно» 160х6 (рисунок 7).

1 - Дополнительные опоры - профиль «Молодечно», сечением 250х12 мм.

Рисунок 6. Сечение дополнительных внешних опор

Расход стали профиля «Молодечно» сечения 250х12 составляет 84.83 кг/м. Общий расход стали на одну дополнительную опору составил 1349.3 кг.

Рисунок 7. Расположение дополнительных внешних опор

Результат расчета показал, что максимальное перемещение от сейсмической нагрузки составили 52 мм, это на 4.8% меньше горизонтальных перемещений без усиления.

Рисунок 8. Горизонтальные перемещения от сейсмической нагрузки у верха конструкции со вторым способом усиления

Третий вариант сечения представляет собой Двутавр с параллельными гранями полок типа K, профиля 26К2. Как и во втором случае дополнительные внешние опоры крепятся к конструкции при помощи распорок профиля «Молодечно» 160х6 (рисунок 7).

Рисунок 9. Двутавровое сечение профиля 26К2

Расход стали для двутаврового сечения профиля 26К2 составляет 66.54 кг/м. Общий расход стали на одну дополнительную составляет 1064 кг.

Рисунок 10. Горизонтальные перемещения от сейсмической нагрузки у верха конструкции с третьим способом усиления

Максимальное горизонтальное перемещение от сейсмических нагрузок при использовании третьего способа составили 52.6 мм, перемещения уменьшились на 8.7% относительно перемещений без усиления. 

Таблица 1.

Сравнение принятых сечений дополнительных внешних опор.

Вывод

Сравнивая полученные результаты? можно сделать вывод, что первый вариант сечения более выгоден, так как он уменьшает перемещения более эффективно за счет большей жесткости и устойчивости.

В случае, если для первого сечения нет места, то более эффективно двутавровое сечение, так как расход стали меньше на 21.14%.

Список литературы:

1. Р.К. Садыров, Р.Д. Дузев О методе усиления существующих зданий устройством дополнительных внешних опор // Вестник КазГАСА. – Алматы, 2019. - №4(74). – С. 252 – 258.
2. СНиП РК 2.03-30-2006 «Строительство в сейсмических районах», нормативная документация РК. Алматы, 2006.