Усиление Каменных Зданий в StatiCAD

Усиление Каменных Зданий в StatiCAD

Доступные Виды Усиления

1-Усиление торкрет-бетоном

2-Усиление добавлением вертикальных антисейсмических поясов в систему

3-Усиление обоймами из фиброармированного полимера (ФАП/FRP)

4-Усиление добавлением новых стен в систему

…

Для каменных зданий коэффициенты R, D, I должны приниматься согласно Разделу 11. Однако программа применяет значение, введённое пользователем.

Расчёт должен выполняться для уровня сейсмического воздействия DD-2, и должна обеспечиваться цель эксплуатационных характеристик в виде контролируемых повреждений. Для зданий школьного типа рекомендуется коэффициент значимости здания 1,5.

Поскольку коэффициенты безопасности стен относятся к существующему зданию, целесообразно принимать значение 1.

Сбор информации о здании в соответствии с TBDY2018 осуществляется следующим образом.

15.2.10. Ограниченный Уровень Информации для Каменных Зданий

15.2.10.1 – Геометрия Здания: При наличии архитектурных проектов проводится визуальное обследование здания для проверки соответствия существующей геометрии проекту. При отсутствии архитектурного проекта составляется структурный обмерный чертёж здания. Собранные сведения должны включать расположение, длины, толщины и проёмы каменных стен на каждом этаже, а также высоты этажей.

15.2.10.2 – Детали: Тип кровли и перекрытия, способы их крепления к стенам, а также состояние антисейсмических поясов и перемычек определяются визуально.

15.2.10.3 – Свойства Материалов: Тип материалов стен определяется визуально путём снятия штукатурки с части поверхности стены. При расчётах несущей способности здания основой служат значения сдвиговой прочности стен, приведённые в Разделе 11 для каждого типа стены.

15.2.11. Полный Уровень Информации для Каменных Зданий

15.2.11.1 – Геометрия Здания: Составляется структурный обмерный чертёж здания. Собранные сведения должны включать расположение, длины, толщины и проёмы каменных стен на каждом этаже, а также высоты этажей. Система фундаментов определяется посредством инспекционного шурфа, открытого с внешней стороны здания.

15.2.11.2 – Детали: Тип кровли и перекрытия, способы их крепления к стенам, а также состояние антисейсмических поясов и перемычек проверяются визуально. По результатам этой проверки устанавливается, обеспечивается ли поведение жёсткого диафрагмы на каждом этаже. Если это поведение не может быть обеспечено, здание признаётся недостаточным с точки зрения сейсмической безопасности.

15.2.11.3 – Свойства Материалов: Тип материалов стен определяется визуально путём снятия штукатурки с части поверхности стены. Для определения свойств материалов стен от здания отбирается не менее двух образцов фрагментов стены, и в расчётах, выполняемых в соответствии с Разделом 11, используются средние характеристики, полученные из испытаний этих образцов на прочность при сжатии.

При расчётах несущей способности здания основой служат значения сдвиговой прочности стен, приведённые в Разделе 11 для каждого типа стены.

.

1-Усиление Торкрет-Бетоном

1.1 На одну или обе поверхности стены укладывается сварная сетка рассчитанного класса. Сварная сетка анкеруется к существующей стене для обеспечения совместной работы. Стена облицовывается торкрет-бетоном или ремонтным раствором рассчитанной толщины, обеспечивающим проектную прочность.

Для того чтобы StatiCAD учитывал усиление в своих расчётах, на странице выбора норм в общих настройках проекта должны быть выбраны нормы TBDY2018, а также должен быть отмечен вариант «Данный проект является Проектом Обследования и Усиления Существующего Здания». Если выбраны нормы RYTEİE 2019 (Аварийное Здание) или вариант «Данный проект является Проектом Обследования и Усиления Существующего Здания» не отмечен, усиление не учитывается.

В разделе Общие Настройки Проекта > Вкладка Усиление выбираются варианты 1, 2 и 4.

1. Если Вариант 1 не выбран, усиление не учитывается.

2. Вариант 2 позволяет учитывать вклад усиления в несущую способность при сжатии. Если прочность стен на сжатие достаточна, эта опция может быть снята.

3. Вариант 3 рассчитывает прирост сдвиговой способности от усиления стены, предполагая, что используется только сдвиговая прочность торкрет-бетона и что арматура установлена конструктивно. Не рекомендуется ввиду избыточной перестраховки и неэкономичности, однако может применяться по усмотрению инженера.

4. При выборе Варианта 4 сдвиговая прочность торкрет-бетона не рассчитывается; учитывается только сдвиговая прочность, обеспечиваемая сеткой арматуры. По нашему мнению, это экономичное и надёжное решение. В данном варианте дополнительная сдвиговая прочность, обеспечиваемая сеткой арматуры (для предотвращения хрупкого разрушения), ограничивается значением 0,22*fcd*Amanto. Если сдвиговая прочность усиленной стены по-прежнему недостаточна, решением для достижения достаточной эффективности усиления может стать увеличение класса торкрет-бетона или толщины обоймы, как того требует расчётная формула.

ЧЕРТЁЖ УСИЛИВАЮЩЕЙ ОБОЙМЫ (ТОРКРЕТ-БЕТОН)

Для расчёта составных (с обоймами) несущих способностей стен при усилении усиливающая обойма должна моделироваться на статической оси, проходящей через центр стены. Начальные и конечные узлы каждого сегмента стены и каждого сегмента обоймы должны совпадать. При соблюдении этого условия обойма воспринимает нагрузку от перекрытия пропорционально своей жёсткости, и для недостаточной части несущей способности стены также назначается нагрузка с расчётом арматуры.

Если начальная и конечная точки стены определены иначе, чем начальная и конечная точки обоймы, обойма воспринимает только нагрузку от перекрытия и арматура рассчитывается соответственно; дополнительную нагрузку от прикреплённой стены она не воспринимает. Арматура рассчитывается на основе нагрузки, воспринятой от перекрытия.

Термин «усиливающая обойма», используемый в программе, означает слой железобетона, сформированный путём укладки сварной сетки на стену, обработанную торкрет-бетоном или ремонтным раствором, и её анкеровки к стене, тем самым определяя усиление.

Для отрисовки усиливающей обоймы нажмите кнопку на главном экране, чтобы вызвать форму ввода данных «Свойства Усиливающей Обоймы Стены».

В появившейся форме имя обоймы не требует изменения, поскольку оно назначается программой автоматически. Толщина армируемой стены вводится в сантиметрах. Значение эксцентриситета стены и обоймы сохраняется равным нулю. Длина левого/нижнего выпуска обоймы определяет, на сколько сантиметров обойма будет продлена влево или вниз от отмеченной точки; длина правого/верхнего выпуска — на сколько сантиметров вправо или вверх. Вводится значение толщины бетонной обоймы. Если здание не является ступенчатым или если значения нижней и верхней отметок стен равны нулю, нижняя и верхняя отметки бетонной обоймы также должны оставаться равными нулю.

Если будет облицовываться верхняя или левая поверхность стены, выбирается переключатель «Облицовка Верхней/Левой Поверхности»; если правая или нижняя — переключатель «Нижняя/Правая Поверхность».

При армировании стен по всей длине программа может рассчитать необходимую арматуру для обоймы. Если требуется конкретное значение, можно воспользоваться одним из предложенных вариантов сварных сеток.

После нажатия кнопки ОК обойма отрисовывается нажатием первой и второй точек на оси армируемой стены.

Отрисовка Усиливающих Обойм

1-Для расчёта составных (с обоймами) несущих способностей стен при усилении усиливающие обоймы и стены должны быть определены на одной и той же оси.

2-В свойствах усиливающей обоймы стены изменять имя обоймы не требуется. Программа назначает имена элементов автоматически; если требуется упорядочить имена элементов, нарисованных в произвольной последовательности, автоматическая сортировка выполняется нажатием кнопки «Сортировать» на верхней панели инструментов.

3- Значение толщины стены вводится в поле толщины армируемой стены.

4-Для длины левого/нижнего выпуска обоймы в обоймах наружных стен может быть целесообразно принять половину толщины стены, перпендикулярно примыкающей слева или снизу к армируемой стене. Длина левого/нижнего выпуска определяет, насколько дальше или ближе к левой/нижней оси, на которой определена обойма, будет отрисована обойма. Могут задаваться положительные или отрицательные значения.

6-Для длины левого/нижнего выпуска обоймы в обоймах внутренних стен может быть целесообразно принять отрицательное значение половины толщины стены, перпендикулярно примыкающей к армируемой стене (например, -10). Длина левого/нижнего выпуска определяет, насколько дальше или ближе к левой/нижней оси, на которой определена обойма, будет отрисована обойма. Могут задаваться положительные или отрицательные значения.

7-Для определения длины правого/верхнего выпуска обоймы используйте пункты (5) и (6).

8-Толщина бетонной обоймы должна быть не менее 3 см в соответствии с требованиями Сейсмических Норм. При выполнении статического расчёта с учётом жёсткости обойм толщина обоймы является одним из факторов, определяющих сейсмическую нагрузку, которую воспримут обоймы.

9- Нижняя Отметка: если моделируемый этаж является подвальным и здание является ступенчатым, нижнюю отметку обоймы можно приравнять к нижней отметке стены.

10-Верхняя Отметка: если моделируемый этаж является верхним и здание является ступенчатым, верхнюю отметку обоймы можно приравнять к верхней отметке стены. Если нижняя или верхняя отметка обоймы задаётся иначе, чем нижняя или верхняя отметка стены, результаты расчёта могут отклониться от ожидаемых.

11- В практическом применении для здания задание нижней или верхней отметки обоймы, отличающейся от нижней или верхней отметки стены, может привести к снижению сейсмических характеристик здания.

12-Для облицовки левой поверхности вертикальных стен или верхней поверхности горизонтальных стен можно активировать опцию облицовки верхней/левой поверхности.

13-Для облицовки правой поверхности вертикальных стен или нижней поверхности горизонтальных стен можно активировать опцию облицовки нижней/правой поверхности.

14- Нажмите кнопку OK и щёлкните на точках пересечения осей на главном экране моделирования, чтобы отметить первый и второй концы обоймы. Обойма будет отрисована.

15-Если вы хотите учесть вклад Усиливающих Обойм в напряжения безопасности при сжатии Стен или рассчитать вклад Усиливающих Обойм в сдвиговую способность Стен, для обойм наружных стен начальные и конечные точки обойм должны быть равными или большими, чем начальные или конечные точки стены. (согласно определению формулы)

15-Если вы хотите учесть вклад Усиливающих Обойм в напряжения безопасности при сжатии Стен или рассчитать вклад Усиливающих Обойм в сдвиговую способность Стен, для обойм внутренних стен начальные и конечные точки обойм должны быть равными или большими, чем начальные или конечные точки стены.

Поскольку обойма будет отрисована на пересечении обоймы и стены (зона, где обойма встречается с перпендикулярно примыкающей стеной) на экране и в чертежах, возникнет избыток в жёсткостях обоймы, равный площади пересечения стены. Однако эта ситуация учитывается в расчёте: площади обойм уменьшаются на площадь зоны пересечения, поэтому расхождений в расчётах не возникает. В чертежах рекомендуется дополнительно обрезать (удалить) линию обоймы на пересечении стены и обоймы.

16-При отрисовке обоймы стены с охватом дверного или оконного проёма обоймы автоматически делятся по дверным или оконным проёмам, и конструктивные обоймы создаются автоматически.

Конструктивная Усиливающая Обойма — это продолжение обоймы на участках стены над и под окнами или над дверями. Продление обоймы через проёмы стены увеличивает жёсткость обойм на сплошных участках стены и обеспечивает лучшее усиление здания. При отрисовке усиливающих обойм конструктивные обоймы

создаются программой автоматически на участках, совпадающих с дверьми или окнами, и их свойства могут быть изменены пользователем путём изменения данных в этой форме.

Арматура Обойм

Если во всём здании в качестве арматуры обойм планируется использовать один тип арматуры, сначала отметьте «Пусть программа выбирает автоматически» во вкладке выбора арматуры окна свойств обоймы. После расчёта для применения максимальной арматуры обоймы, выбранной программой, ко всем обоймам выделите все обоймы этаж за этажом (с помощью опции «Изменить свойства выбранных элементов») и назначьте максимальную рассчитанную сварную сетку всем обоймам во вкладке выбора арматуры окна свойств обоймы.

В отчётах о расчёте наличие класса сетки выше, чем у сварной сетки Q785/785, указывает на то, что требуемая площадь арматуры не может быть обеспечена стандартными сварными сетками. Например, если рассчитана сетка Q1234/1234, это означает, что в данной обойме необходимо использовать 12,34 см²/м горизонтальной и вертикальной арматуры.

В таком случае в толщине обоймы могут использоваться две арматуры Q634 (2*634>1234),

или

например, при использовании рифлёных стержней диаметром 12 мм в один ряд: с шагом 100/(12,34/(1,2*1,2*pi()/4)) = 9 см,

или при использовании рифлёных стержней диаметром 12 мм в два ряда: с шагом 2*100/(12,34/(1,2*1,2*pi()/4)) = 18 см арматура может быть выбрана и чертежи обновлены соответствующим образом.

2-Усиление Недостаточных Стен Добавлением Вертикальных Антисейсмических Поясов

Установка флажка на варианте, показанном на рисунке выше, заставляет программу применять следующее положение норм.

После установки флажка «Включить вертикальные антисейсмические пояса в прочность стены» при добавлении внутри стены вертикальных поясов достаточного сечения недостаточные стены могут стать достаточными.

3-Усиление Обоймами из Фиброармированного Полимера (ФАП)

Выберите недостаточные стены, щёлкните по ним правой кнопкой мыши и нажмите «Изменить свойства выбранных стен».

В окне свойств стены перейдите на вкладку Обойма ФАП и выберите опцию «Применить Обойму из Фиброармированного Полимера в Виде Горизонтальных Полос» и/или «Применить Диагональную Обойму из Фиброармированного Полимера между Углами Стены».

Введите значения применяемого материала в поля ввода и нажмите OK.

После расчёта проверьте, стала ли стена достаточной. Если нет, повторите расчёт, изменив количество слоёв обоймы ФАП на одной поверхности, количество облицованных поверхностей (облицована ли стена с 1 или 2 сторон), шаг полос ФАП (от оси до оси), ширину полосы ФАП или тип/класс материала.

Статические результаты можно проверить в отчёте о сдвиговых напряжениях стен.

В таблице выше сдвиговая прочность стены (Vrd) определяется добавлением значений Vfy+Vfc к меньшему из значений Vrd1a и Vrd1b для каждого случая нагружения.

Vrd=min(Vrd1a,Vrd1b)+Vfy+Vfc

Чертежи можно получить из окна выбора чертежей.

Фундаменты

Поскольку нормы не указывают влияние недостаточности фундаментов на здание при расчётах эксплуатационных характеристик, программа не изменяет статус эксплуатационных характеристик здания применительно к недостаточности фундаментов. Однако при наличии недостатков в фундаментах (проверяется по отчётам о фундаментах) выполняется расчёт с изменёнными размерами поперечных сечений фундаментов вплоть до достижения их достаточности; чертежи усиления для новых достаточных размеров фундаментов составляются пользователем отдельно. Рекомендации по чертежам можно найти в книге профессора Зекаи Челепа «Введение в сейсмическую инженерию».