Что такое расчёт усиления железобетонного здания?

Сейсмическая безопасность здания, усиленного по TBDY 2018, определяется по правилам оценки, установленным для существующих зданий. То есть расчёт усиления — не отдельный расчёт, а повторная оценка эксплуатационных характеристик с усиленными элементами.

Нормы определяют усиление на уровне элементов и системы: обёртывание колонн FRP, железобетоном или сталью, увеличение сечения колонны (обойма), обёртывание балок, новые железобетонные стены жёсткости и усиление заполняющих стен. Влияние каждого метода на жёсткость, прочность и пластичность различно; например, методы обжатия не повышают изгибную несущую способность колонны, а обойма повышает.

В StatiCAD усиление задаётся как свойство элемента. Когда опция «Учитывать усиление» выключена, программа рассчитывает существующее состояние здания, а когда включена — усиленное; жёсткость, несущая способность, пределы повреждений, вывод по зданию и отчёт обновляются вместе.

Что StatiCAD делает при усилении железобетона

Учёт и отчётность по усилению элементов и системы в соответствии с нормативными требованиями.

Усиление колонн

  • Обёртывание волокнисто-полимерным композитом (FRP), Прил. 15B: модель конфайнированного бетона, пределы повреждений и вклад в сопротивление срезу
  • Проверка недостаточной длины нахлёста при FRP-обёртке (Прил. 15B.4) и требуемая толщина FRP
  • Увеличение сечения (обойма): 1–4 грани, продольная арматура и хомуты обоймы; коэффициент 0,9 для жёсткости и прочности
  • Повышение сопротивления срезу железобетонной и стальной обоймой (обжатием)

Усиление балок

  • FRP-обёртка: модель конфайнированного бетона и вклад в сопротивление срезу при соблюдении условия шага лент
  • Вклад внешних хомутов в сопротивление срезу
  • Требование норм, по которому методы обжатия не повышают изгибную несущую способность балки, применяется в расчёте

Усиление стен жёсткости и системы

  • Обёртывание краевых зон стен жёсткости FRP
  • Новая железобетонная усиливающая стена: до усиления в модели не учитывается, после усиления рассматривается как новый элемент
  • Проверка анкеров между стеной и существующим каркасом: диаметр, шаг, глубина и несущая способность на сдвиг
  • Напоминания по краевой зоне стены и фундаменту

Усиление заполняющих стен (Прил. 15C)

  • Усиление штукатуркой со стальной сеткой и диагональной FRP-лентой
  • Моделирование эквивалентным диагональным сжатым стержнем (для FRP — дополнительно растянутым стержнем)
  • Область повреждения по несущей способности на срез и пределам угла сдвига (TBDY, таблица 15.2)
  • Усиленная заполняющая стена участвует в выводе по зданию как вертикальный элемент

До и после усиления в одном проекте

  • Данные усиления сохраняются вместе с проектом; при выключенной опции результаты совпадают с результатами существующего здания
  • При включённой опции жёсткость, несущая способность, пределы повреждений и вывод по зданию рассчитываются для усиленного состояния
  • Сводка «до → после» на первой странице отчёта: уровень эксплуатационных характеристик здания, проценты по критериям 15.8, усиленные элементы и элементы с изменившейся областью повреждения

Нормативные проверки

  • Мгновенная сводка нормативных величин в окне свойств (давление обжатия, прочность конфайнированного бетона, вклады в сопротивление срезу)
  • Данные, не удовлетворяющие условиям (радиус угла FRP, отношение сторон, толщина обёртки и обоймы, анкеры, толщина штукатурки, доля проёмов), попадают в Контрольный список проекта как ошибка или предупреждение
  • Влияние усиления на жёсткость и сечение учитывается и в нелинейном pushover-анализе

Как это работает?

  1. Выполните оценку эксплуатационных характеристик существующего здания; это состояние до усиления.
  2. На вкладке «Усиление» окна свойств усиливаемых колонн, балок, стен жёсткости и заполняющих стен введите метод и параметры. Через множественный выбор можно применить их сразу к нескольким элементам.
  3. В общих настройках проекта включите опцию «Учитывать усиление» и снова запустите анализ.
  4. Опцией «Добавить в отчёт сравнение до/после усиления» вынесите сравнение двух состояний на первую страницу отчёта.

Отчёты

Информация об усилении включается в отчёт об оценке эксплуатационных характеристик:

  • Столбец «Усиление» в таблицах колонн и балок с методом и параметрами
  • Отношение анкеров и примечание о краевой зоне в строке новой стены
  • Угол сдвига, несущая способность и область повреждения усиленных заполняющих стен
  • Сравнение уровня эксплуатационных характеристик здания до и после усиления
  • Строки нормативных условий в Контрольном списке проекта

Справочные материалы

Пошаговое использование, примеры решения, теоретические основы и верификационные исследования в Базе знаний.

Верификация

Зависимости модуля усиления, то есть модель конфайнированного бетона по Прил. 15B, вклады в сопротивление срезу, проверка нахлёста, характеристики сечения обоймы и диагональные стержни по Прил. 15C, численно сопоставлены с независимыми и ручными расчётами.

В каждой версии проверяется, что при выключенной опции усиления результаты полностью совпадают с результатами здания без заданного усиления.

Подробности верификационных исследований (База знаний)

Нормативы

TBDY 2018, 15.9–15.10 Прил. 15B (FRP) Прил. 15C (заполняющая стена) TBDY 2018, раздел 15 TS 500
В какой версии? Модуль усиления железобетона вместе с оценкой эксплуатационных характеристик железобетона входит в версии StatiCAD Ultimate, Profesyonel и Betonarme.

Часто задаваемые вопросы

Какие методы усиления можно рассчитать?

Для колонн: FRP-обёртка, обойма (увеличение сечения), железобетонное и стальное обжатие; для балок: FRP-обёртка и внешние хомуты; для стен жёсткости: FRP-обёртка краевой зоны и новая железобетонная стена; для заполняющих стен: штукатурка со стальной сеткой и диагональная FRP-лента.

Нужны ли два отдельных проекта для состояния до и после усиления?

Нет. Усиление хранится в том же проекте как свойство элемента. При выключенной опции «Учитывать усиление» рассчитывается существующее здание, при включённой — усиленное; сравнение двух состояний можно вынести на первую страницу отчёта.

В чём разница между обоймой и FRP-обёрткой?

По TBDY 2018 методы обжатия (FRP, железобетонное и стальное) не повышают изгибную несущую способность колонны; они повышают пластичность и сопротивление срезу. Обойма же увеличивает сечение и поэтому одновременно повышает жёсткость, изгибную и срезную прочность. StatiCAD учитывает каждый метод с этими различиями.

Учитывается ли усиление в pushover-анализе?

Да. Влияние усиления FRP, обоймой, новой стеной и заполняющими стенами на жёсткость и сечение отражается и в нелинейном pushover-анализе. Дополнительные проверки на срез, такие как стальная обойма, внешние хомуты и анкеры, приводятся в линейной оценке.

Что произойдёт, если я введу усиление, не удовлетворяющее нормативному условию?

Расчёт не останавливается; соответствующее условие попадает в Контрольный список проекта как строка с ошибкой или предупреждением и показывается также в сводке окна свойств. Окончательное решение принимает инженер.

Есть ли расчёт усиления для каменных зданий?

Да. Каменные здания можно усиливать торкретбетоном, вертикальными поясами (tie columns), FRP и новой стеной. Подробности — на странице Программа для каменных зданий.

Похожие страницы

Завершите проект усиления в той же модели

Скачайте демо-версию и бесплатно опробуйте оценку до и после усиления на собственном проекте.