Як виконується підсилення залізобетонних будівель?
Ця стаття описує використання модуля підсилення StatiCAD за TBDY 2018 Розділ 15.10, Дод. 15B та Дод. 15C. Модуль надбудований над ланцюжком оцінки експлуатаційних характеристик існуючої будівлі: підсилення є властивістю елемента, а чи враховуватиметься воно в розрахунку, визначає одна головна опція. Теоретичну основу див. у статті Теоретичні основи підсилення залізобетонних конструкцій, а про верифікаційні дослідження — у статті Верифікаційні дослідження підсилення залізобетонних конструкцій.
У яких редакціях? Оцінка експлуатаційних характеристик залізобетонних будівель і підсилення доступні в редакціях Ultimate, Profesyonel та Betonarme. В інших редакціях дані підсилення в проєкті зберігаються, але в інтерфейсі не відображаються і в розрахунок не потрапляють.
1. Загальний порядок: до і після в одному файлі
- Змоделюйте існуючу будівлю; у групі Загальні налаштування проєкту → Вибір норм → Performans B.15 увімкніть оцінку експлуатаційних характеристик залізобетонних будівель, виконайте аналіз і отримайте звіт. Це стан до підсилення.
- У вікні Властивості елементів, що підсилюються (права кнопка миші → Властивості), на вкладці Підсилення введіть метод і параметри (див. Розділ 2). Ці дані зберігаються разом із проєктом.
- У групі Загальні налаштування проєкту → Performans B.15 позначте прапорець «Враховувати підсилення» і повторно запустіть аналіз. Тепер увесь ланцюжок (жорсткість, несуча здатність, межі пошкоджень, висновок щодо будівлі, звіт) обчислює підсилений стан.
- За бажанням прапорцем «Додати до звіту порівняння до/після підсилення» винесіть підсумок обох станів поруч на першу сторінку звіту (див. Розділ 4).
Коли прапорець вимкнено, програма розраховує будівлю в стані до підсилення; результати повністю збігаються з результатами будівлі, для якої дані підсилення не вводилися.
2. Вкладка «Підсилення»
Вкладка є у вікнах колони (Властивості вертикального армопояса), балки (Властивості армопояса) та стіни/стіни жорсткості (Властивості стіни). Три верхні опції запобігають випадковому застосуванню при множинному виборі:
| Опція | Значення |
|---|---|
| Жоден (з’являється лише при множинному виборі) | Після натискання «ОК» налаштування підсилення вибраних елементів не змінюються. Є типовим при множинному виборі. |
| Не застосовувати | У вибраних елементів ознаку підсилення знімають. Є типовим для одного елемента. |
| Застосувати | Вибраний нижче метод і параметри записуються у вибрані елементи. |
Зміни зберігаються лише кнопкою ОК; Скасувати відкочує все. Підсумкове поле внизу вкладки миттєво показує величини за нормами, що відповідають введеним значенням (коефіцієнт ефективності обтиснення, співвідношення ФАП, бічний тиск, міцність і відносну деформацію обтисненого бетону, внески в зсувну міцність, несучу здатність анкера тощо) та виводить попередження щодо застосовності.
2.1 Підсилення колон
| Метод | Норма | Вхідні дані | Вплив на розрахунок |
|---|---|---|---|
| Обгортання фіброармованим полімером (ФАП) | 15.10.1.3 / Дод. 15B | Кількість шарів і товщина, модуль пружності, відносне подовження при розриві, радіус кута, суцільне або смугове обгортання (ширина та крок смуг); за бажанням наявна довжина нахльосту | Модель обтисненого бетону, межі пошкоджень (GÖ = εcc, KH = 0,75εcc, SH = 0,004) і внесок у зсув Vf. Несуча здатність на згин не зростає. Якщо введено довжину нахльосту, необхідна товщина ФАП обчислюється за Дод. 15B.4 і порівнюється з наданою; результат додається до позначки підсилення як «bind OK / YETERSİZ / UYGULANAMAZ» (достатньо / недостатньо / незастосовно). |
| Збільшення перерізу (обойма) | 15.10.2 | Товщина обойми (≥ 10 см), клас бетону обойми, кількість граней (1–4); поздовжня арматура обойми (кількість, діаметр, захисний шар); хомути обойми (діаметр, крок); розрахункова модель: Композитна (типова), За літерою норм або Лише обойма | Жорсткість і міцність беруться з перерізу з обоймою, з коефіцієнтом 0,9. Поздовжня арматура обойми бере участь у несучій здатності на згин; хомути обойми додаються до зсувної міцності. Для обойми з 1, 2 і 3 граней переріз розраховується з реальною односторонньою геометрією, і береться менша з ± несучих здатностей. |
| Залізобетонне обгортання (зсув) | 15.10.1.1 | Товщина, клас бетону, кількість граней | Лише зсув і осьове зусилля: зсувна міцність визначається за обгорнутим брутто-перерізом, з коефіцієнтом 0,9. Згин і жорсткість не змінюються. |
| Сталеве обгортання | 15.10.1.2, Рівн. 15.3 | Товщина, ширина, крок пластин, границя текучості | До зсувної міцності додається Vj. Пластичність і згин не змінюються. |
Безперервність обойми між поверхами та умови щодо хомутів лежать на відповідальності користувача; про це нагадує підсумкове поле.
2.2 Підсилення балок
| Метод | Норма | Вхідні дані | Вплив на розрахунок |
|---|---|---|---|
| Обгортання ФАП | 15.10.3.2 / Дод. 15B | Параметри ФАП, ширина та крок смуг | Обтиснена модель і Vf. У разі смугового обгортання, якщо умову кроку смуг (sf ≤ wf + d/4) не виконано, внесок у зсув не враховується і виводиться попередження. |
| Зовнішні хомути | 15.10.3.1 | Діаметр, крок, кількість віток, границя текучості | До зсувної міцності додається лише внесок хомутів за TS 500; ефекту обтиснення немає, межі пластичності не змінюються. |
2.3 Підсилення стін жорсткості та заповнювальних стін
| Метод | Елемент | Вхідні дані | Вплив на розрахунок |
|---|---|---|---|
| Обгортання ФАП крайової зони | Залізобетонна стіна жорсткості | Параметри ФАП | Обтиснена модель крайової зони і Vf. |
| Нова підсилювальна стіна жорсткості | Залізобетонна стіна жорсткості (15.10.5) | Клас бетону і арматури стіни, всередині каркаса / прилегла, діаметр анкерів (≥ 16 мм), крок (≤ 400 мм), глибина (≥ 10Ø), коефіцієнт тертя, кількість рядів | Коли опцію вимкнено, стіни в моделі немає (стан до підсилення). Коли ввімкнено, вона оцінюється як новий елемент (коефіцієнт рівня інформації 1); виводяться перевірка анкерування, примітка про крайову зону та попередження щодо фундаменту. |
| Штукатурка із сталевою сіткою | Заповнювальна стіна (Дод. 15C) | Матеріал стіни (з таблиці норм або власні значення), товщина штукатурки (≥ 30 мм) і кількість граней, коефіцієнт армування сіткою, частка прорізів | У моделі еквівалентні діагональні стрижні; несуча здатність на зсув; характеристики за кутом зсуву (TBDY, табл. 15.2). |
| Діагональна смуга ФАП | Заповнювальна стіна (Дод. 15C) | Матеріал стіни і параметри ФАП, ширина смуги | Стиснені та розтягнуті стрижні. |
У вікні стіни опції методів активуються залежно від типу елемента: для залізобетонної стіни жорсткості — ФАП і нова стіна, для заповнювальної стіни — методи Дод. 15C. Нова підсилювальна стіна жорсткості зображується в моделі як звичайна залізобетонна стіна; позначається вона як «нова» лише на цій вкладці.
3. Читання результатів
- Звіт: у таблицях перерізів і обтиснення колон і балок є стовпець «Підсилення» (наприклад, «LP nf=2 tf=0.17», «Manto t=10», «Celik sargi», «Yeni perde ank 1Ø16/200 r=0.91 OK», «Dolgu hasir siva»). Якщо головну опцію вимкнено, до позначки додається «(kapali)» (вимкнено).
- Нова стіна жорсткості: коли опцію вимкнено, її рядок виключений з оцінки з приміткою «öncesi modelinde yok» (у моделі до підсилення відсутня); коли ввімкнено, у позначці вказані коефіцієнт анкерування та примітка про крайову колону.
- Підсилена заповнювальна стіна: вважається вертикальним елементом; зона пошкодження визначається за кутом зсуву (TBDY, табл. 15.2: SH 0,003 / KH 0,005 / GÖ 0,010). Горизонтальна складова зусиль діагональних стрижнів порівнюється з несучою здатністю на зсув; у разі перевищення елемент вважається крихким.
4. Порівняння до / після
Якщо в групі Performans B.15 позначено прапорець «Додати до звіту порівняння до/після підсилення», під час підготовки звіту зберігається знімок залежно від стану головної опції. Якщо є записи обох станів, на першу сторінку звіту виводиться такий блок: рівень експлуатаційних характеристик будівлі X/Y (до → після), відсотки критеріїв 15.8, перелік підсилюваних елементів, розподіл пошкоджень та елементи, у яких змінилася зона пошкодження.
Правильна послідовність:
- Головна опція вимкнена → аналіз → звіт (запис «до»)
- Головна опція увімкнена → аналіз → звіт («після» і порівняння)
Обидва прогони можна виконати послідовно в одному сеансі.
5. Звіти з проєктування в режимі оцінки експлуатаційних характеристик
Коли вибрано лінійний аналіз експлуатаційних характеристик (Ra = 1), звіти з проєктування колон, балок і стін жорсткості формуються із незниженими сейсмічними зусиллями: до заголовків розділів додається «(Ra=1 - bilgi amaçlıdır)» (лише для інформації), а рядки типу помилки відображаються як «Bilgi (Ra=1)» (інформація). У цьому режимі повідомлення про перевищення несучої здатності не є помилкою проєктування; оцінка виконується за звітом про експлуатаційні характеристики Розділу 15.
6. Де відображаються умови норм?
Вхідні дані підсилення, що не відповідають умові норм, після аналізу потрапляють до списку Перевірки помилок проєкту як рядок «Hata: TBDY2018 M.…» (помилка) або «Uyarı: TBDY2018 …» (попередження). Основні умови, що перевіряються:
- у ФАП радіус кута < 30 мм і співвідношення сторін перерізу > 2,5 (приріст обтиснення не застосовується),
- при підсиленні нахльосту: співвідношення розмірів перерізу > 2, гладка арматура або недостатня товщина ФАП,
- товщина обгортання та обойми < 10 см,
- діаметр, крок, глибина і зсувна несуча здатність анкерів нової стіни жорсткості,
- у заповнювальній стіні: товщина штукатурки < 30 мм, частка прорізів > 10 %, діагональ/товщина ≥ 30, співвідношення довжини до висоти у ФАП поза межами 0,5–2, поверховий ліміт за 15.10.4,
- перевищення зсувним зусиллям несучої здатності (крихка поведінка).
Порушення правил не зупиняють розрахунок; рішення ухвалює інженер.
7. Часті запитання
Я ввів підсилення, але результат не змінився. Чи позначено «Враховувати підсилення» в Загальних налаштуваннях проєкту і чи ви повторно запустили аналіз? Для колони, у якої співвідношення сторін перевищує 2,5, або якщо радіус кута менший за 30 мм, приріст обтиснення за нормами не застосовується (у підсумковому полі з’являється попередження).
Чи враховується маса нової стіни жорсткості також у моделі до підсилення? Ні. Коли опцію вимкнено, власна вага стіни та додаткові навантаження, задані на неї, обнуляються; ваги поверхів, центр мас і маси скінченних елементів розраховуються без стіни. Стіна також не вважається опорою для плити перекриття (навантаження плити розподіляється на решту опор). Будівля «до» є будівлею без стіни жорсткості.
У заповнювальній стіні я бачу примітку «EK 15C çubuğu oluşmadı» (стрижень Дод. 15C не створено). На обох кінцях стіни не знайдено існуючої колони, або не вистачає даних про матеріал. Діагональні стрижні будуються між вузлами крайніх колон стіни.
Чи діє підсилення і в пушовер-аналізі (нелінійному)? Так. Зміни жорсткості та перерізів від обгортання ФАП, обойми, нової стіни жорсткості та заповнювальних стрижнів відображаються і в пушовер-аналізі. Додаткові перевірки зсуву, такі як сталеве обгортання, зовнішні хомути й анкери, звітуються в лінійній оцінці.