Расчет междуэтажного перекрытия в виде кирпичных цилиндрических сводов по мет. балкам
Есть перекрытие над подвалом выполнено в виде цилиндрических сводов по металлическим балкам из двутавра №13. Пролет каждого свода (шаг мет. балок) 1,3-1,5 м. Длина свода около 4,0 м.
Есть результаты обследования, где рассчитываются эти металлические балки из двутавра 13 без учета сводов на полную нагрузку (как классическое перекрытие). Ес-но по результатам этого расчета балки перенапряжены в разы и их состояние признано аварийным.
Хотелось бы разобраться, как правильно рассчитывают такие перекрытия?
Просмотров: 23013
Посетитель |
Посмотреть профиль |
Найти ещё сообщения от Посетитель |
Регистрация: 10.12.2007
Сообщений: 255
Сам свод также необходимо включать в работу. мы считали как-то перекрытие:сводчатое по металлическим балкам, правда железобетонное. действительно,если если брать только балки, то они получаются перегружены.А если с учетом работы свода, то прогиб был минимальный и по прочности все проходило!Делайте пространственную модель по результатами обследованияи считайте. значения усилий будут отличаться.
Сообщений: n/a
Не путайте монолитные своды и кирпичные. С кирпичом совсем другая история.
По расчету таких перекрытий есть информация в справочниках архитектора за 1936 и 1947 года(с датами мог немного напутать) — они есть в http://dwg.ru/dnl/
Регистрация: 03.11.2006
Сообщений: 868
На формуме были уже такие темы, поищи на слово «сводики».
Странный разрез. Толщина кирпичного свода 200 мм. Они что, все кирпичи тесали? Толщина таких сводов обычно 1/2 кирпича
Регистрация: 06.10.2010
Да здесь я
Сообщений: 144
Спасибо вссем за ответы!
Сначала по слову своды поиск юзал, но он не дал результатов, а вот по сводикам нашел кое-что.
Сообщение от topos2
Не называй эти своды Монье. Сводчатые конструкций патентованные Монье, это ж/б армированный однорядной сеткой. У тебя обычные кирпичные сводики по балкам. Само плохое у них — это стенка балки. Даже если видишь, что нижней полки нет — это ничего (испытывали) Но когда в подвале влажный воздух и есть изменения температуры — гниет не полка, а стенка. Вот это хреново и черевато внезапным обрушением. Еще плохо когда демонтируется свод только с одной стороны балки, народ не успевает убежать. Сам свод расчитывать необходимо действительно проверять тольуо на сосредоточенные нагрузки, если распределенные — то несущая способность свода в 3-4 раза превышает почность балки. Даже если кладка насухо и имеется прдольная трещина (только не сквозная и нет выполаживания) А расчет их прост
У меня ситуация такая, что сами своды дефектов не имеют, а вот балки из двутавра с 1904 года сгнили полностью. Давно такого не видел:
1. когда НП двутавра 4-х метровой балки оторвался под собственным весом от стенки и висит покачиваясь.
2. когда стенка двутавра полностью разбирается руками.
Я так думаю, что расчитывать своды с такими дефектами — это уже за гранью добра и зла?
Наверное правильным решением будет разобрать эти своды и устроить новое перекрытие.
По поводу этого расчета.
http://forum.dwg.ru/forum/attach/1165396300.jpgНеувидел там расчет самой балки.
Уже чисто теоретически интересно, а как расчитать мет. балку.
Наверное надо расчитать полосу свода свода шириной 1 м определить опорную реакцию Н и загрузить ей балку с шагом 1,0 м?
Последний раз редактировалось Посетитель, 12.10.2010 в 22:34 .
Посетитель |
Посмотреть профиль |
Найти ещё сообщения от Посетитель |
Оценка несущей способности металлических балок в составе кирпичных сводов
Енкина, Е. С. Оценка несущей способности металлических балок в составе кирпичных сводов / Е. С. Енкина, А. Л. Туккия, О. В. Голых. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 50 (340). — С. 79-81. — URL: https://moluch.ru/archive/340/76534/ (дата обращения: 05.04.2024).
Рассматривается проблема отсутствия методики расчета несущей способности металлической балки в составе кирпичного свода. Показана неточность метода расчета балки как отдельного элемента.
Ключевые слова: металлическая балка, кирпичные своды, несущая способность, методика расчета.
В современной практике обследования исторических зданий довольно часто встречаются перекрытия в виде кирпичных сводов.
Сводчатые перекрытия обладают достаточно высокой несущей способностью, а также долговечностью и огнестойкостью. К недостаткам таких перекрытий можно отнести большой собственный вес, а также сложность оценки несущей способности конструкции в целом [1].
В нормативной литературе не отражены методики расчета, которые описывают действительную работу конструкции кирпичного свода по металлическим балкам.
По результатам визуального обследования и поверочных расчетов часто делается вывод о недопустимом или аварийном состоянии металлических балок. Отсутствие нормативных методик расчета зачастую приводит к бесполезным работам по усилению или демонтажу перекрытий [2–5].
На рис. 1 приведены фотографии кирпичного сводчатого перекрытия по металлическим балкам с различных объектов. На представленных фотографиях можно увидеть, что металлические балки поражены коррозией, однако других дефектов, свидетельствующих о превышении их несущей способности (значительные прогибы, трещины по сводам и пр.), не выявлено.
Рис. 1. Перекрытия в виде кирпичных сводов по металлическим балкам на различных объектах культурного наследия: сверху — «Красный дом», г. Ивангород; слева — «Дворец культуры», г. Выборг; справа — Учебный корпус СПб ГМТУ
Целью настоящей статьи является анализ методики расчета несущей способности металлической балки в существующих конструкциях без учета совместной работы с кирпичным сводом.
Произведем расчет несущей способности металлической балки на примере одного из вышеописанных объектов. Уровень ответственности здания нормальный.
Конструкции перекрытия состоят из кирпичных сводов, опертых на металлические балки. Сечение балок — двутавр № 18 Германского нормального сортамента, пролет
Производим оценку несущей способности металлической балки № 18 Германского нормального сортамента со следующими геометрическими характеристиками:
В результате сбора нагрузок на балку перекрытия расчетная нагрузка с учетом нагрузки от собственного веса балки, кирпичного заполнения, пирога пола составила
Согласно п. 18.2.4 [6] для зданий до 1932 года постройки принимаем расчетное сопротивление стали
Согласно Техническому заключению по результатам обследования сводчатое заполнение представлено кирпичом керамическим полнотелым маркой по прочности М75, марка раствора М25. Удельный вес кирпичной кладки принимаем 1800 кг/м 3 . Высота свода 200 мм, стрела подъема свода
Принимаем расчетный пролет с учетом величины заделки балки в кирпичную стену:
— пролет балки в свету, м;
— величина заделки балки в кирпичную стену, м.
Балки рассматриваются как обособленные стержневые элементы системы, нагруженные весом кирпичного заполнения.
Расчетная схема элемента представляет собой однопролетную шарнирно опертую балку.
Изгибающий момент от расчетной нагрузки:
Расчет на прочность выполняем по формуле 41 1 :
коэффициент условий работы.
Около 35–50 % запаса прочности металлической балки приходится на нагрузку от веса кирпичного заполнения. При анализе несущей способности металлических балок на аналогичных объектах, в различных условиях (длина пролета, сечение балки, высота сводчатого перекрытия и прочее) коэффициент использования находится в пределах 1,6…2,2. Полученный результат противоречит фактическому состоянию конструкции перекрытия.
Такой метод оценки несущей способности металлической балки в составе кирпичного свода не учитывает совместную работу конструкций.
Совместная работа может быть учтена путем:
– приведения конструкции к общему сечению через сопоставления разных геометрических и жесткостных характеристик элементов;
– учета силы трения, возникающего на контакте материалов в результате действия горизонтальной распорной реакции от двух смежных сводов.
Необходимо выполнить натурные испытания подобных конструкций, для анализа напряженно-деформированного состояния.
Эксперимент позволит получить необходимые данные о работе металлической балки и всей конструкции в целом. Результаты испытания будут являться обоснованием для возможности учета совместной работы разнородных материалов.
1. Лахтин Н. К. Расчет арок и сводов. М.: 1911. — с.480.
2. Лаптев Е. А. Оценка несущей способности перекрытий по стальным балкам с накатом в виде сводиков в зданиях Санкт-Петербурга: ВКР магистра: 08.04.01/ Лаптев Е. А. — СПб., 2016. — 55 с.
3. Фролов А. В., Зимин С. С., Фролова Е. В. Влияние жесткости кирпичного сводчатого заполнения на несущую способность балок. // Синергия наук. — 2017. № 10. — с.580–592.
4. Фролов А. В., Зимин С. С., Фролова Е. В. Методика расчета несущей способности балок с учетом жесткости кирпичного сводчатого заполнения// Синергия наук. — 2017. № 10. — с.593–619.
5. Попов А. О., Антипина В. В. Технология перекрытий конструкции «Монье»// Успехи современной науки. — 2017. Том 4, № 1. — с.179–182.
6. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*»
Основные термины (генерируются автоматически): металлическая балка, несущая способность, кирпичный свод, балок, кирпичное заполнение, совместная работа, Германский нормальный сортамент, кирпичная стена, методика расчета, расчетная нагрузка.
РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВОДОВ СИСТЕМЫ МОНЬЕ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ИСТОРИЧЕСКОГО ЗДАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Богданов Я.А., Галиев Л.С., Шипкова А.Е., Афанасьев Н.А., Кожевникова И.В.
В начале XIX века широкое распространение получили перекрытия больших пролетов арочными сводами системы Монье (перекрытия подвалов, лестничных пролетов и т.д.). Их делали из металлических конструкций и кирпича или камня. С появлением бетона и железобетона своды системы Монье стали устанавливать повсеместно. К началу ХХ века былая популярность сошла, но осталось много конструкций, который в данный момент требуют ремонтно-восстановительных работ. Также при реконструкции старинных зданий для аутентичности стали применять вновь возведенные своды Монье. Статья посвящена истории развития сводов Монье, а также принципам его расчета на примере реконструируемой усадьбы XVIII века.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Богданов Я.А., Галиев Л.С., Шипкова А.Е., Афанасьев Н.А., Кожевникова И.В.
К вопросу усиления сводов (типа «Монье») композитными материалами при реконструкции
ПРИМЕНЕНИЕ ВНЕШНЕГО АРМИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ ВОЛОКОН ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ЛУЧКОВЫХ СВОДОВ ПО СТАЛЬНЫМ БАЛКАМ
Из опыта реконструкции архитектурных памятников г. Казани
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА НЕСУЩИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ АДМИНИСТРАТИВНОГО ЗДАНИЯ В РАМКАХ ЕГО ПЕРЕУСТРОЙСТВА
Конструктивные особенности зданий старой постройки
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
CALCULATION AND DESIGN OF MONNIER VAULTS IN THE RECONSTRUCTION OF A HISTORIC BUILDING
At the beginning of the 19th century large span arched vaults of Monnier system were widely used (cellars, stairways, etc.). They were made of metal constructions and brick or stone. With the advent of concrete and reinforced concrete vaults of Monnier system were built everywhere. By the beginning of XX century was popular, but there were a lot of structures, which at the moment in need of repair and restoration work. Also in the reconstruction of old buildings for authenticity they began to apply the newly built Monnier vaults. The article deals with the history of the development of Monnier vaults and the principles of its calculation by the example of the reconstructed mansion of the XVIII century.
Текст научной работы на тему «РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СВОДОВ СИСТЕМЫ МОНЬЕ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ИСТОРИЧЕСКОГО ЗДАНИЯ»
Расчет и конструирование сводов системы Монье при реконструкции исторического здания
Богданов Ярослав Анатольевич
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, bogdanovstud@gmail.com
Галиев Леонид Сергеевич
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, 7420697@mail.ru
Шипкова Анастасия Евгеньевна
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, likadarr@yandex.ru
Афанасьев Никита Александрович
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, nik_afanasev_98@list.ru
Кожевникова Ирина Витальевна
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, irina.kozhevnikova.99@mail.ru
Соколова Светлана Евгеньевна
студент ФГБОУ ВО НИ МГСУ, svetlana-98@mail.ru
В начале XIX века широкое распространение получили перекрытия больших пролетов арочными сводами системы Монье (перекрытия подвалов, лестничных пролетов и т.д.). Их делали из металлических конструкций и кирпича или камня. С появлением бетона и железобетона своды системы Монье стали устанавливать повсеместно. К началу ХХ века былая популярность сошла, но осталось много конструкций, который в данный момент требуют ремонтно-восстановительных работ. Также при реконструкции старинных зданий для аутентичности стали применять вновь возведенные своды Монье. Статья посвящена истории развития сводов Монье, а также принципам его расчета на примере реконструируемой усадьбы XVIII века.
Ключевые слова: реконструкция, конструктивная схема, система Монье, свод, анализ, арочное перекрытие.
Подмосковная усадьба конца XVIII века, в проектных работах по которой приняли участие авторы данной статьи, требует капитальной реконструкции. Заказчиком было предложено без разрушения внутренних и внешних несущих конструкций произвести устройство подземной части в виде цокольного этажа для вспомогательных и складских помещений так, как после реконструкции усадьбу планируют использовать как музей. Для аутентичности перекрытия между первым и новым цокольным этажом было предложено использовать своды Монье. Все работы согласовывались с принятой концепцией информационного моделирования объектов строительство и реконструкции, а также с программой жизненного цикла объектов строительства [1-5].
В конце XVIII — начале XIX века в Европе вошли в строительную моду здания, у которых стены первого этажа были выложены из кирпича или камня, а верхний этаж — каменный или деревянный. При этом в доме возводили также подвалы. Пролеты между несущими стенами увеличились. В связи со всеми данными изменениями в конструктивной схеме зданий начались поиски различных конструкций перекрытий [6]. Начиная с 1820-х годов в Европе начинают применять конструкции перекрытия французского инженера Жозефа Монье. Вернее, его система перекрытий пролетов получила название «Своды Монье», которые получили широкое распространение, в строительной практике России начиная со второй половины XIX века и до времени индустриализации ХХ века. В современной России до сих пор сохраняется множество сооружений со сводами системы Монье постройки XIX-XX веков. Многие из этих зданий в настоящий момент памятники архитектуры и исторического наследия.
В 2023 году в наличии имеется много зданий со сводами Монье. Например, это здание мастерской знаменитого архитектора К.С. Мельникова в Кривоарбатском переулке, д. 10 [7]. В работе [8] подробно отражены особенности конструктивного и архитектурного решения, в частности сводовых перекрытий, приведены необходимые мероприятия по ремонту, реконструкции и усиления несущих элементов здания. Следующий пример — церковь Илии Пророка в с. Сугояк Челябинской области (1868 г.). Один из первых проектов по реконструкции сводов Монье предприняли в Саратове [9]. Муртазин М.Р., Мурта-зина М.Р., Шагивалеев К.Ф. обосновали актуальность применения современных материалов из уг-леволокна при усилении металлических конструкций, учитывая стесненные условия производства работ и ограниченность доступа к усиливаемым конструкциям. Мост в Красно-над-Кисуцоу считается старейшим сохранившимся железобетонным мостом в Словакии и одним из самых старых арочных
мостов типа Монье в Центральной Европе, которые все еще используются. Строительство моста было завершено в 1892 году, он пережил обе мировые войны и прослужил до 2014 года без капитального ремонта. Однако предварительный структурный анализ, проведенный в 2012 году, показал, что он не в состоянии безопасно нести повышенные транспортные нагрузки в соответствии с новыми европейскими стандартами. По этой причине, а также для того, чтобы сохранить этот памятник техники, в 2014 году была начата его реконструкция. Статья [10] посвящена описанию моста, его конструктивным особенностям, а также окончательной реконструкции моста. Поскольку имеется лишь ограниченная информация о свойствах такого старого бетона, проектировщикам было практически невозможно проверить несущую способность этих мостов и эффективно спроектировать их реконструкцию. Для проверки свойств этих бетонов были выбурены керны, а после — уточненные характеристики бетона были использованы для подтверждения или изменения метода реконструкции, предложенного в предварительном проекте [11].
В настоящее время уже существует множество современных методик к составлению проектов по реконструкции сводов Монье [12, 13]. На основе физических и численных исследований в работе были разработаны конструктивно-технологические рекомендаций по усилению каменных сводчатых перекрытий зданий при различных характерах деформаций. Сравнивая пять разработанных способов усиления арочных конструкций, была установлена последовательность выполнения работ, номенклатура необходимого технологического оборудования для повышения эффективности, восстановления эксплуатационной пригодности и обеспечения безаварийного производства работ.
Конструктивно своды Монье — лучковые арочные (цилиндрические) кирпичные своды небольшого пролёта, устроенные между металлическими двутаврами (рельсами) (рис.1). В последствии кирпич в пролетах свода заменили на бетон, затем на железобетон благодаря немецкому инженеру Гюставу Вайсу, который смог модернизировать данный свод и является изобретателем способа армировки.
Рис. 1. — Общий вид свода Монье: А — каменный пол, Б — деревянный пол
Потолки, созданные по «системе Монье» обычно представляют из себя прямые или изогнутые плоские или арочного типа плиты, которые опираются непосредственно на стены. Они отлично справляются как с собственным весом, так и с прикладываемой к ним нагрузкой. Работает это, как и в обычном железобетоне: железные полосы работают на растяжение и сжатие, а находящаяся вокруг них цементная оболочка не дает конструкции изогнуться
вбок, таким образом превращая их в единую взаимосвязанную систему, где нет места перемещениям или изгибам разных элементов отдельно друг от друга. Такая система получила своё распространение при устройстве перекрытий, полов, потолков и арочных пролётов в зданиях гражданского и промышленного строительства, а также при строительстве стен и различных подпорных сооружений, взамен кирпичной кладки, особенно при прокладке труб больших диаметров, а также мостовых конструкций, являющимися опорами для железнодорожных и автомобильных путей.
Основными плюсами конструкции свода Монье являются: простота изготовления, относительно высокая прочность, долговечность. К минусам можно отнести: подверженность влиянию атмосферных осадков, высокие требования к качеству используемых при изготовлении материалов, малая длина конструкции при консольном закреплении (в качестве балконов).
Размер в плане реконструируемой усадьбы составляет 40х12 м. Фундаменты из бутовой кладки были усилены при прошлой реконструкции в 1986 году. В проекте предусмотрено устройство бетонной прижимной стенки, которая одновременно будет являться несущей стеной для сводов Монье. По условиям работы прижимные стены армируют в обоих направлениях сеткой из арматуры А500 диаметром 12мм с шагом 200мм.
Рассмотрим основной способ расчета свода Монье, изготовленного из железобетона. На рис.2 приведена расчетная схема.
Рис. 2. — Расчетная схема: А — опорные реакции в балке; Б -опорные реакции в своде.
Пролет балки является расчетным и принимается:
где I — длина балки, м;
I’ — величина заделки балки стену, м.
Этапы ведения расчета:
• Определение изгибающих моментов от расчётной и нормативной нагрузок.
• Определение величины длительной нагрузки на погонный метр балки.
• Вычисление величины распора.
• Определение местонахождения центра.
ОСОБЕННОСТИ ОБСЛЕДОВАНИЯ (СТРОИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ) ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПЕРЕКРЫТИЙ (СВОДЫ МОНЬЕ)
При проведении технического обследования зданий, построенных в довоенные годы, наши специалисты часто сталкиваются с объектами, конструктивное решение перекрытий которых приняты в виде сводов по металлическим балкам.
Данный тип перекрытий со сводами с относительно небольшим шагом балок от 500 мм до 2000 мм принято называть Сводами Монье, связанное с фамилией французского изобретателя Жозефа Монье, запатентовавшего в 1867-1878 годах первые конструкции из железобетона.
Своды между балками наиболее часто выполнены из кирпичной кладки (как правило, в полкирпича толщиной 120 мм), а также из бутобетона, бетона и монолитного железобетона (толщиной от 80 мм до 160 мм).
В качестве балок перекрытия в зданиях довоенной постройки наиболее часто применены железнодорожные рельсы и двутавровые балки по ОСТ 16-1926 и ОСТ 16-1932, в зданиях дореволюционной постройки обнаружены двутавровые балки германских заводов (по справочнику 1893 года) и также рельсы железнодорожные.
Основной целью технического обследования указанных конструктивных элементов здания является определение технического состояния и несущей способности перекрытий.
Как правило, по сводам Монье выполняется засыпка из шлака, строительного мусора и других материалов, по которым устроена стяжка и уложен чистовой пол, также по стальным балкам часто укладываются лаги, и устраивается деревянное дощатое покрытие.
При обследования технического состояния перекрытий (сводов Монье) особое внимание уделяется наличию коррозии металлических балок и арматурных стержней перекрытия сводов, прогибам балок, наличию или отсутствию трещин в самих сводах.
Так как основным принятым конструктивным решением в перекрытиях со сводами Монье является опирание сводов на нижнюю полку балок, при визуальном осмотре видна только нижняя грань полки балки и, следовательно, при эксплуатации данных перекрытий периодическому окрашиванию подлежит только грань нижней полки балок. Таким образом, в местах с частым замачиванием конструкций перекрытий и нарушением температурно-влажностного режима в помещениях часто встречается коррозия элементов балок, расположенных в толще перекрытия, в отдельных случаях с утратой сечения до 100%.
При обследовании технического состояния перекрытий здания со сводами Монье выполняются поверочные расчеты для определения предельных нагрузок, которые допускается прикладывать к перекрытию. Все вышеперечисленные факторы (засыпка, материал, коррозия металла) требуется учитывать при обследовании и выполнении поверочных расчетов несущих строительных конструкций.
В случае недостаточности необходимой несущей способности конструктивных элементов принимается решение по усилению либо по замене участков перекрытия.
Специалистами НПЦ «Перспектива» проведено более сотни обследований технического состояния зданий с перекрытиями из сводов Монье объектов жилого, административного, производственного и складского назначения.