Как рассчитать несущую способность существующей балки для ремонта? - Строительство и ремонт

Расчет несущей способности недостаточно спроектированных или разрушенных балок является первым шагом перед проведением любых ремонтных или восстановительных работ.

Процесс оценки несущей способности включает в себя измерение существующих размеров бетонного элемента, оценку площади армирования и прочности бетона. Кроме того, необходимо точно рассчитать нагрузку, действующую на элемент конструкции.

После этого необходимо оценить грузоподъемность балки, используя уравнения метода расчета прочности и спецификации, предусмотренные действующими нормами, такими как ACI 318-19 и IS 456. Наконец, проектировщик может определить состояние несущей способности балки, на основании чего будет выбран соответствующий метод ремонта.

В итоге, обратный расчет процесса проектирования балки дает процедуру вычисления несущей способности железобетонной балки.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать несущую способность существующей балки для целей ремонта?

Измерьте пролет перекрытия, на которое опирается балка.

Измерьте пролет балки.

Оцените живую нагрузку на перекрытие, исходя из функции здания. Например, используйте 2,4 КН/м2 (50 psf) для офисов, согласно таблице 4-1 в стандарте ASCE (ASCE/SEI 10-7).

Рассчитайте собственный вес перекрытия. Добавьте его к любым дополнительным наложенным мертвым нагрузкам, таким как нагрузка от плитки и отделочных работ.

Передайте нагрузку с плиты на балку. Для одностороннего перекрытия половина общей нагрузки на перекрытие передается на балку с одной стороны, а другая половина – на другую сторону перекрытия. Для двухстороннего перекрытия площадь притока может быть использована для передачи нагрузки на балки со всех сторон перекрытия.

Рассчитайте нагрузку на железобетонную балку. Мертвая нагрузка на балку равна ее собственному весу и любой другой мертвой нагрузке от перекрытия и отделочных работ. Собственный вес равен удельному весу ЖБК (24 КН/м3), умноженному на объем балки.

Вычислите предельную распределенную нагрузку на балку, используя подходящие комбинации нагрузок, предусмотренные ACI 318-19.

Вычислите предельный или приложенный момент на балке, используя подходящее уравнение, основанное на условиях опоры балки, или используйте моделирование методом конечных элементов.

Измерьте размеры балки, ширину и глубину.

Определите количество и размер закладных стальных стержней. Если имеется проектная документация здания, количество стержней можно взять из нее. Однако если детали проекта недоступны, определите количество стержней с помощью неразрушающих инструментов или сломайте небольшую часть балки, чтобы обнажить стальные стержни, а затем подсчитайте их количество.

После этого вычислите площадь армирования.

Вычислите глубину прямоугольного блока напряжений (a). Затем высоту нейтральной оси (c).

Наконец, рассчитайте расчетный момент балки (Md). Он должен быть больше, чем приложенный момент (Mu); в противном случае балку необходимо восстановить.

Восстановительные работы основываются на вычисленном расчетном моменте и приложенном моменте для изменения конструкции элемента (добавление дополнительной арматуры или увеличение ширины и глубины балки или и то, и другое).

Пример

Вычислите грузоподъемность балки, показанной на рисунке 1. Размеры балки: ширина 250 мм (b), высота 380 мм (h) и эффективная глубина 350 мм (d). Толщина односторонней плиты составляет 100 мм. Предел текучести стального прута (fy) составляет 280 МПа, а предел прочности бетона на сжатие (fcy’) – 17 МПа.

Детали балок и плит

Решение:

1. Нагрузки на RCC-плиту

Собственный вес = вес бетонного блока * Объем бетона

= 24 * 0,1 = 2,4 КН/м2

Живая нагрузка на перекрытие = 2,4 КН/м2 (офисное использование; согласно таблице 4-1 в стандарте ASCE (ASCE/SEI 10-7)).

Финишная нагрузка на перекрытие = 0,8 КН/м2

Общая мертвая нагрузка на перекрытие = 2,4+0,8= 3,2 КН/м2

2. Нагрузки на балку

Собственный вес = вес бетонного блока * ширина балки * высота балки

=24 * 0,28 * 0,25 = 1,68 КН/м

Мертвая нагрузка от плиты = 12,8 КН/м

Живая нагрузка от перекрытия = 9,6 КН/м

Предельная распределенная нагрузка на балку (Wu)= 1,2*(1,68+12,8)+1,4*9,6= 30,816 КН/м

3. Вычислите приложенный момент

Предположим частичную неподвижность колонн

Приложенный момент (Mu)= (Wu * l2)/10 = (30.816*5.52)/10=93.218 KN.m

4. Геометрия исходной секции

Ширина (b) = 250 мм (рассматриваем балку как прямоугольное сечение)

Высота (h) = 380 мм, а эффективная глубина (d) = 350 мм.

Используемые стержни: 4 № 16

Детали, необходимые для расчета несущей способности балки

5. Вычислить момент сопротивления

Площадь армирования (As) = ((PI/4)*D2)* Количество стержней = (PI/4)* 162* = 804,24 мм2

Глубина прямоугольного блока напряжений (a) = (As*fy)/ 0,85*fc’*b = (804,24*280)/ 0,85*17*250 = 62,33 мм

Нейтральная ось (c)= a/0,85= 62,33/0,85= 73,33 мм

c/dt= 73,33/350= 0,209<0,375, следовательно, коэффициент снижения прочности (Phi) равен 0,9. c/dt - это величина, которая используется для определения точного значения коэффициентов снижения прочности для различных бетонных элементов.

Расчетный момент (момент сопротивления) (Md)= Phi*As*fy(d-0.5a)

Расчетный момент (момент сопротивления)= 0,9*804,24*280(350-(0,5*62,33))= 64617804,82 Н.м = 64,61 КН.м

Поскольку момент сопротивления = 64,61 КН.м < приложенный момент = 93,218 КН.м, балка нуждается в улучшении и ее несущая способность должна быть увеличена.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать несущую способность балки?

1. Оцените нагрузки на балку.
2. Измерьте существующие размеры бетонного элемента и оцените площадь его армирования и прочность бетона.
3. Оцените мощность балки, используя уравнения метода расчета прочности и спецификации, предусмотренные действующими нормами, такими как ACI 318-19 и IS 456.

Как оценить прочность бетона существующей бетонной балки?

Для оценки прочности бетона существующей балки существует несколько методов испытаний, например, испытание кернорезом, ультразвуковое испытание, испытание зондом Виндзора и т.д.

Как рассчитать собственный вес балки?

Собственный вес равен удельному весу балки (24 КН/м^3), умноженному на объем балки (площадь поперечного сечения балки, умноженная на 1 м). Значение выражается в весе на единицу длины.

Проектирование прямоугольной железобетонной балки

Неразрушающие испытания железобетонных конструкций: Основные методы и цели

Методы усиления железобетонных балок – характеристики связей

Читайте далее: