В данной статье приведен пример проектирования устройства дверного проема в стенке существующей сборной железобетонной стропильной балки пролетом 12 м.

Ключевые слова: сборный железобетон, стропильные балки, устройство проемов, конечно-элементное моделирование.

This article provides an example of designing a doorway device in the wall of an existing precast concrete rafter with a span of 12 m.

Keywords: prefabricated reinforced concrete, roof beams, opening arrangement, finite element modeling.

Описание конструкций

Для устройства дверного проема, в стенке существующей сборной железобетонной балке пролетом 12 метров по серии [1], выполняется вырез размерами 1300 х 675 (h) мм (см. рис. 1, рис. 2).

Рис. 1. Общая схема существующей стропильной балки и устраиваемого дверного проема

Рис. 2. Фрагмент 1. Габариты выреза в стенке балки для устройства дверного проема

С целью организации выреза и усиления стропильной балки после его выполнения, организуется обрамление проема. Обрамление выполняется аналогично с выполнением проемов в кирпичных стенах по [2, 3], и представляет собой жесткую раму, устраиваемую из стального швеллера с обеих боковых сторон стенки стропильной балки (см. рис. 3).

Рис. 3. Элементы обрамление проема в стропильной балке

Усиление стропильной балки выполняется путем изменения её расчетной схемы — введением дополнительных промежуточных опор в зоне устройства проема. Под рамой обрамления проема устанавливаются разгружающие стойки из стальных гнутых труб, которые подводятся под низ балки, а затем подклиниваются забивкой стальных пластин (см. рис. 4).

Рис. 4. Узел подклинивания стойки для включения в совместную работу со стропильной балкой

При назначении привязки стоек к грани проема, учитывается необходимость обеспечения анкеровки нижней арматуры стенки. Стойки усиления устанавливаются на собственные фундаменты.

Описание расчетных схем

Расчет элементов обрамления проема в стенке выполняется в соответствии с [2, 3], с поправкой на расчет железобетонных элементов согласно [4].

Расчет усиления стропильной балки выполняется в ПК Лира-САПР 2017. Расчетная схема представляет собой конечно-элементную систему, состоящую из стержневых элементов, моделирующих несущие конструктивные элементы стропильной балки, разгружающих стоек и обрамление стропильной балки. Для наиболее полного учета возможных схем работы стропильной балки после устройства проема и усиления, при расчете рассматриваются три «предельные» схемы работы: балка как трехпролетная неразрезная (см. рис. 5) и разбитая на несколько однопролетных балок (см. рис. 6 и рис. 7).

Рис. 5. КЭ модель стропильной балки после усиления и устройства проема. Общий вид (неразрезная схема)

Рис. 6. КЭ модель стропильной балки после усиления и устройства проема. Общий вид (разрезная схема тип 1 — участок над проемом включен в работу)

Рис. 7. КЭ модель стропильной балки после усиления и устройства проема. Общий вид (разрезная схема тип 2 — участок над проемом исключен из работы)

Для учета осадок фундаментов разгружающих стоек, их опорные узлы (после ряда итераций расчета осадок фундаментов) моделируются одноузловыми КЭ 51 (конечный элемент упругой связи) со значениями жесткости 13 МН/м и 15 МН/м для правой и левой стойки соответственно (пример задания характеристик КЭ — рис. 8).

Рис. 8. Численное описание для КЭ 51 (правая стойка)

В ходе расчета трех возможных схем работы, были выполнены проверки несущей способности стропильной балки по I и II группам предельных состояний, уточнено требуемое сечение элементов обрамления и назначены сечения разгружающих стоек. Дальнейший расчет элементов и узлов стоек был произведен в соответствии с [5].

Литература:

1. Серия ПК-01–05 Железобетонные сборные несущие конструкции для покрытий с рулонной кровлей. Выпуск I «Балки» / ЦИТП Главстройпроекта Госстроя СССР. — М.: 1961

2. Гроздов, В. Т. Некоторые вопросы ремонта и реконструкции зданий / В. Т. Гроздов. — СПб: Издательский дом KN+, 1999. — 72 с., 33 рис., 2 табл.: ISBN 5–88756–004–0

3. Плевков, В. С. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий: Атлас схем и чертежей / В. С. Плевков, А. И. Мальганов, А. И. Полищук. — Томск: Томский межотраслевой ЦНТИ, 1990. — 316 с. — EDN VJMUKR.

4. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52–01–2003 (с Изменением № 1)

5. СП 16.13330.2017 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23–81* (с Поправкой, с Изменением N 1, 2)