1. Состав курсовой работы и последовательность еЁ выполнения

Курсовая работа по реконструкции здания или сооружения, включает принятие и разработку технических решений по повышению теплозащитных свойств ограждающих конструкций, восстановлению или ремонту гидроизоляции, а также принятие и разработку технических решений по усилению несущих конструкций и проектирование усиления двух несущих конструкций реконструируемого здания, которые выполнены из металла, железобетона или кирпичной кладки.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки с расчетами, выполняемой на листах формата А4, и трех-четырех листов чертежей формата А3 (420х297 мм).

Курсовую работу выполняют в следующей последовательности:

1. В пояснительной записке выполняют описание конструктивного решения реконструируемого здания с характеристикой основных конструкций на основе схем реконструируемого здания (план, разрез), приведенных в задании – 5 %;

2. Определение остаточной несущей способности несущих конструкций здания, выполненных из стали, железобетона или кирпича, которое выполняется с учетом выявленных в процессе обследования характеристик конструкции, дефектов и повреждений, результаты которого приведены в задании. Принятие технических решений по способам усиления несущих конструкций. Расчет элементов усиления для двух усиляемых конструкций. Описание последовательности работ по усилению конструкции – 40 %;

3. Выбор технических решений по восстановлению или ремонту гидроизоляции или увеличению теплозащитных свойств конструкций. Описание технического решения и последовательности работ - 10 %

4. Выполнение графической части курсовой работы – 35 %;

5. Оформление пояснительной записки и защита работы – 10 %.

2. Задание на курсовую работу

Задание на курсовую работу выдается преподавателем в начале курсового проектирования в виде бланка задания на листе формата А4 (прил. 1).

В задании на первой стороне листа указана фамилия студента и расположены схемы реконструируемого здания – разрез здания и планы здания на основных отметках. На разрезе и планах указаны основные размеры здания, оси, высотные отметки, основные несущие конструкции здания и их маркировка.

На второй стороне листа задания приведены исходные данные для проектирования:

• Район строительства (п. 3);

• Расчетные постоянные нагрузки от конструкции пола и кровли (п. 4);

• Расчетные полные временные нагрузки на перекрытия здания (п. 5);

• К онструкции здания, которые необходимо разработать (п.п. 6.1…6.3), а также конкретные данные по каждой несущей конструкции, которые обведены овалом - . Конструкция, которая подлежит подробной разработке (выполняется расчет усиления и рабочие чертежи), выделена знаком - .

• В п. 7 указано, что помимо разработки усиления двух несущих конструкции в курсовой работе необходимо принять и описать техническое решение по: усилению еще одной несущей конструкции (не отмеченной знаком ); утеплению наружных ограждающих конструкций и устройству изоляции конструкций от воздействия влаги.

3. состав пояснительной записки и расчетов

Пояснительная записка состоит из следующих разделов:

1. задание на курсовую работу

2. Введение

3. Конструктивное решение реконструируемого здания

4. проектирование усиления несущих конструкций

реконструируемого здания

4.1. Конструирование и расчет усиления стальной балки перекрытия на отм.+…., в осях …..

4.2. Конструирование и расчет усиления ж.б. плиты покрытия на отм.+…., в осях …..

4.2. разработка технического решения по усилению

кирпичного простенка в осях …..

5. разработка технических решений по утеплению наружных

стен или устройству изоляции конструкций от воздействия

влаги

0. 5.1. техническое решение по утеплению наружных

кирпичных стен здания

5.2. техническое решение по восстановлению гидроизоляции

6. мероприятия по защите конструкций от коррозии

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗованных источников

3.1. Задание на курсовую работу

Задание на выполнение курсовой работы, выдаваемое преподавателем, подшивается в пояснительную записку после титульного листа и содержания. Образцы оформления титульного листа и содержания приведены в прил. 2.

3.2. Введение

Во введении приводится информация о современных тенденциях в области реконструкции зданий и сооружений, при этом желательно ознакомиться с периодической литературой, изданной за последние два года [11…15] и использовать эту информацию в своей работе.

Во введении описываются факторы, которые приводят к необходимости проведения работ по реконструкции зданий и сооружений, а также указывается, по каким критериям оценивается эффективность проведения реконструкции зданий.

3.3. Конструктивное решение реконструируемого здания

В этом разделе курсовой работы приводится описание конструктивного решения реконструируемого здания по разрезу здания и планам этажей чертежи, которых приводятся здесь же. Разрез и планы здания в пояснительной записке можно приводить копированием из листов чертежей. Пример описания конструктивного решения здания приведен ниже.

Реконструируемое здание в осях А-В/1-6, трехэтажное, двухпролетное, прямоугольное в плане, со смешанной конструктивной схемой. Несущими продольными и поперечными конструкциями являются кирпичные стены толщиной 510 мм и кирпичные столбы по оси Б. Размеры здания в плане 11,7х36 м. Высота здания в уровне кровли – 13,300 м.

Перекрытие первого этажа на отм.+4,800 м выполнено из железобетонных пустотных плит марки ПК42 с размерами 1,2х4,2 м (в осях 1-3), ПК60 с размерами 1,2х6,0 м (в осях 3-4), толщина плит 220 мм. В осях 4-6 уложены ребристые плиты марки 2ПГ6, пролетом 6,00 м и высотой 300 мм. Плиты перекрытия опираются: в осях А-Б на железобетонные балки марки БЖ1, пролетом 5,7 м; в осях Б-В на металлические балки двутаврового балочного или широкополочного профиля, пролет балок 6,3 м. Железобетонные и стальные балки перекрытия опираются по осям А и В на несущие кирпичные стены, по оси Б на кирпичные столбы.

Перекрытие второго этажа на отм.+8,100 м выполнено из железобетонных пустотных плит марки ПК57 с размерами 1,2х5,7 м (в осях А-Б/1-6), в осях Б-В/1-6 из железобетонных пустотных плит марки ПК63 с размерами 1,2х6,3 м, плиты перекрытия в осях Б/1-3 опираются на стальные двутавровые балки БМ4 пролетом 4,20 м, в осях Б/3-6 на железобетонные балки БСП6 пролетом 6,0 м. Балки перекрытия опираются на кирпичные столбы по осям Б/2-5 и несущие кирпичные поперечные стены по осям Б/1 и Б/6. По осям А и В плиты перекрытия опираются на несущие кирпичные стены.

Покрытие выполнено из железобетонных ребристых плит марки ПII, высотой 450 мм и пролетом 12,0 м, которые опираются на наружные кирпичные стены по осям А и В. Кровля плоская совмещенная с внутренним водостоком.

3.4. Проектирование усиления несущих конструкций

реконструируемого здания

В этом разделе курсовой работы выполняют проектирование усиления двух несущих конструкций реконструируемого здания, выполненных из двух различных конструкционных материалов:

• стальная балка перекрытия;

• железобетонная конструкция (балка перекрытия или покрытия, плита ребристая перекрытия или покрытия, плита пустотная, монолитная ребристая плита перекрытия) или;

• кирпичная конструкция (кирпичный столб или кирпичный простенок).

Для двух конструкций выполняют полный расчет (остаточной несущей способности и усиления) и рабочие чертежи по усилению конструкций.

Для третьей несущей конструкции выполняют только расчеты по определению остаточной несущей способности с учетом дефектов и повреждений, фактических характеристик материалов и необходимости увеличения нагрузок на конструкцию и принимают техническое решение по усилению.

Для выполнения расчетов несущих конструкций необходимо определить основные размеры существующих усиляемых конструкций и их армирование (для железобетонных конструкций). Определение размеров существующих конструкций проводят следующим образом.

Стальные балки перекрытия

Для определения номеров прокатных двутавров, которые находятся в перекрытиях реконструируемого здания необходимо определить полную расчетную погонную нагрузку q, кН/м, действующую на стальную балку. Так полная расчетная погонная нагрузка q, кН/м на стальную балку перекрытия БМ2, расположенную в осях Б-В/3 на отм.+4,800 м определяется по формуле

q = (g_пер. + v)^.B = (4,4 + 5,0)^.5,1 = 47,94 кН/м, (3.1)

где g_пер. – постоянная расчетная нагрузка от конструкций настила и пола, определяемая по формуле, кН/м²

g_пер. = g_пл. + g_пол = 3,3 + 1,1 = 4,4 кН/м² , (3.2)

здесь g_пл. = 3,3 кН/м² – расчетная нагрузка от собственного веса железобетонной пустотной плиты перекрытия. Для ребристых плит перекрытия g_пл.=1,88 кН/м²;

g_пол = 1,1 кН/м² – расчетная нагрузка от собственного веса пола, приведена в задание на курсовую работу (п. 4);

v=5,0 кПа (кН/м²) – расчетная временная равномерно-распределенная нагрузка на перекрытие, которая приведена в задание на курсовую работу (п.5);

В = (4,2 + 6,0)/2 = 5,1 м – ширина грузовой площади балки БМ2 (см. задание, план на отм. +4,800 м).

После этого по величине нагрузки q = 47,94 кН/м, пролету стальной балки БМ2, который равен l = 6,3 м и классу стали С245, который приведен в задании, принимают номер прокатного профиля. Номер профиля принимают по табл. П.3.1 прил. 3 МУ. Для данного примера стальная балка БМ2 выполнена из двутавра № 30Ш3 по ГОСТ26020-83. Из табл. П.3.3 выписываются для данного профиля характеристики сечения.

Остальные данные для определения остаточной несущей способности и расчета усиления приведены в задании на курсовую работу (п. 6.1):

• класс стали С235…С255 (определен в результате обследования);

• величина двусторонней коррозии стали балки ∆ = 0,8…2,0 мм (определена в результате обследования);

• увеличение нагрузки на перекрытие после реконструкции на 20…50 % (задана заказчиком).

Железобетонные конструкции перекрытия и покрытия

Для определения размеров, класса бетона и армирования железобетонных конструкций, которые находятся в перекрытиях или покрытии реконструируемого здания необходимо определить расчетную равномерно-распределенную нагрузку q кПа (кН/м²), действующую на железобетонные конструкции. Расчетную нагрузку определяют либо полную, либо без учета собственного веса железобетонной конструкции.

Так полная расчетная нагрузка q кПа (кН/м²) на железобетонную пустотную плиту перекрытия марки ПК63, расположенную в осях Б-В/2-3 на отм.+8,100 м определяется по формуле

q кПа (кН/м²) = g_пер. + v = 4,4 + 5,0 = 9,4 кПа (кН/м²)

По полученной расчетной нагрузке можно принять, что в перекрытии на отм. +8,100 м в осях Б-В/2-3 расположены железобетонные пустотные плиты марки ПК63 (см. задание, план на отм.+8,100 м) с размерами 6,3х1,2 м по серии 1.141-1 выпуск 63. Все геометрические характеристики поперечного сечения плиты, класс бетона и армирование приведены в [6, прил. 6, табл. П.6.1]. Для данной полной расчетной нагрузки q = 9,4 кПа (кН/м²) армирование данной плиты равно - 3Ø 10 + Ø 12 Ат-V. Размеры поперечного сечения приведены на [6, прил. 6, рис. П.6.1]. Остальные данные приведены там же. Если в серии указана марка бетона (М200) вместо класса бетона В необходимо перевести марку бетона в класс по формуле

в = м(1-)/9,81 = 200(1-1,65^.0,135)/9,81 = 15,9 мПа (3.3)

Аналогичным образом определяют исходные данные и по другим сборным железобетонным конструкциям, используя выдержки из типовых серий, приведенных в [6, прил. 6]. Марки железобетонных конструкций приведены на планах и разрезах в задании на курсовую работу:

Марка ПК57…63 – железобетонные пустотные плиты перекрытий пролетом 5,7…6,3 м [6, прил. 6, разд. I].

Марка ПКЖ1…5 – железобетонные ребристые плиты покрытий и перекрытий пролетом 6,0 м [6, прил. 6, разд. III].

Марка 2ПГ6-3…6 – железобетонные ребристые плиты перекрытий пролетом 6,0 м [6, прил. 6, разд. II].

Марка П II–1…4 – железобетонные ребристые плиты покрытий длиной 12 м [6, прил. 6, разд. IV].

Марка БСП6-4…10, БСП12-3…5 (БО6-1…3, БОП-12-1…3) – железобетонные балки покрытий и перекрытий пролетом 6,0 м и 12,0 м [6, прил. 6, разд. V, VI].

Остальные данные, необходимые для проектирования усиления железобетонных конструкций, которые определены в процессе обследования здания или по заданию заказчика приведены в задании на курсовую работу.

При этом необходимо учитывать, что коррозия арматурной стали, приведенная в задание (в процентах по площади сечения арматуры) относится только к рабочей арматуре, расположенной в растянутой зоне. Арматуру, расположенную в сжатой зоне, учитывать в расчетах без коррозионных повреждений.

Кирпичные столбы и простенки

Для определения размеров каменных конструкций (кирпичного столба или простенка), которые расположены в реконструируемом здании, необходимо по расчетной временной нагрузке на перекрытия v кПа (кН/м²), которая приведена в задании на проектирование (п. 5) и расчетному сопротивлению кладки сжатию R, МПа определить по приложению 4 МУ размеры кирпичной конструкции. Расчетное сопротивление кладки сжатию R, МПа определяется по [4, табл. 2] или по табл. П.4.3 прил. 4 МУ в зависимости от марки кирпича и марки раствора, величины которых приведены в задание на проектирование (п. 6.3) и которые определялись по результатам испытаний этих материалов в процессе обследования реконструируемого здания.

Так при временной расчетной нагрузки на перекрытие v = 3,6 кПа (кН/м²), и R = 1,2 МПа (марка кирпича М125, марка раствора М10) размер кирпичного столба, расположенного в осях Б/4 равен 0,64х0,64 м (см. табл. П.4.1, МУ).

Ширина простенка, расположенного в осях А/3 при v = 5,0 кПа (кН/м²), и R = 1,3 МПа (марка кирпича М100, марка раствора М25) равна 1,03 м. Толщина наружных стен в здании равна 0,51 м.

Остальные данные для проектирования усиления кирпичных конструкций приведены в п. 6.3 задания.

3.4.1. Конструирование и расчет усиления несущих

конструкций реконструируемого здания

После определения исходных данных для проектирования усиления несущих конструкций по п. 3.4 и заданию на курсовую работу необходимо приступить к расчету несущих конструкции (стальная балка, железобетонная конструкция или каменная конструкция).

Примеры проектирования усиления несущих конструкций с использованием различных способов усиления приведены в [6, прил. 1…5].

Проектирование усиления несущих конструкций, которые указаны в задании, и положения по конструированию и расчету излагаются в пояснительной записке, которая должна содержать следующее:

• описательную часть, в которой приводятся общие сведения о существующей конструкции – назначение конструкции, результаты обследования конструкции (основные размеры, марка, отнесение к типовой серии, дефекты, коррозионные повреждения), армирование конструкции, чертежи конструкции (план, схема расположения с привязкой к осям, поперечное сечение);

• определение нагрузок на конструкцию с учетом их возможного увеличения согласно заданию. Сбор нагрузок проводится в табличной форме;

• определение расчетных характеристик материалов конструкции (сталь, бетон, арматура, кирпич);

• при проектировании усиления существующих конструкций при реконструкции здания должны быть приведены основные факторы, вызвавшие принятие решения по проектированию усиления конструкции - повреждения, дефекты, увеличение нагрузки и т.д. После этого необходимо определить остаточную несущую способность усиляемой конструкции;

• приводится описание применяемого способа усиления конструкции, с указанием принципиальной схемы (чертежа) усиления;

• проработка конструкции и конструктивных элементов усиления, в которой должны быть указаны размеры сечений конструкции, материалы из которых будет выполняться элементы усиления, защитные слои бетона, класс бетона и арматуры усиления, класс стали, способ объединения усиляемой конструкции и элементов усиления (бетонирования, сварка, болтовое соединение, предварительной напряжение) и т.д.;

• приводится расчетная схема усиляемой конструкции с учетом ее возможного изменения;

• определение возникающих в сечениях конструкций усилий после проведения усиления и увеличения нагрузок с возможным использованием имеющихся ЭВМ-программ. Результаты статических расчетов допускается сводить в таблицы или представлять в виде эпюр усилий (M,Q,N);

• подбор сечений элементов усиления и расчет узлов и стыков сопряжения элементов усиления с усиляемой конструкцией, эскизную проработку этих узлов;

• приводится порядок производства работ по усилению конструкции и защите конструкции и элементов усиления от коррозии;

• все расчеты должны сопровождаться пояснениями и иллюстрациями, и оформлены согласно требованиям ГОСТов. Пример оформления пояснительной записки и расчетов приведен в прил. 1 МУ, а также в [6].

При определении остаточной несущей способности стальных балок необходимо учитывать уменьшение поперечного сечения балки в связи с коррозией стали. Учет влияния коррозионных повреждений производится уменьшением площади поперечного сечения А_on, момента сопротивления сечения W_on и момента инерции сечения I_on.

При равномерном коррозионном износе балки расчетную приведенную площадь поперечного сечения балки А_ef определяем по формуле

A_ef = (1-k_SA^.Δ^*)A_on = (1-4^.Δ^*/(t_f+t_w))A_on (3.4)

где k_SA = 4/(t_f+t_w) – коэффициент слитности сечения для двутавра, равный отношению периметра, контактирующего со средой, к площади поперечного сечения балки;

А_on – площадь поперечного сечения балки, определенная по ГОСТ26020-83 (прил. 3, МУ);

* = /2 – величина проникновения коррозии, мм, равная половине двусторонней коррозии стали, которую принимают по заданию.

Расчетный момент сопротивления W_ef определяется по формуле

W_ef = (1-k_SW^.Δ^*)W_ox, (3.5)

где k_SW – коэффициент изменения момента сопротивления вследствие коррозионного износа, определяемый в зависимости от вида прокатного профиля по табл. 3.1.

Момент инерции поперечного сечения стальной балки симметричной относительно оси Х с учетом коррозии равен

I_ef = W_ef^.h/2, (3.6)

где h – высота стальной балки с учетом коррозии.

Таблица 3.1

Коэффициенты k_sw для прокатных профилей, 1/мм

Двутавры по ГОСТ 8239-72* и балочные по ГОСТ 26020-83		Двутавры широкополочные и колонные по ГОСТ 26020-83
20	0,26	20Ш; 20К	0,33
22	0,25	23Ш, 23К	0,29
24	0,24	23Ш2, 23К2	0,20
27	0,23	26Ш,26К	0,25
30	0,22	30Ш, 30К	0,22
36	0,18	35Ш, 35К	0,2
40	0,17	40Ш, 40К	0,17
50	0,15	50Ш, 50К	0,17

Примечание: Промежуточные значения k_sw определять линейной интерполяцией.

При проектировании усиления стальных конструкций методом увеличения площади поперечного сечения усиляемой конструкции необходимо принимать неповторяющиеся варианты усиления – формы сечений прокатных профилей (уголки, швеллеры, двутавры, листы, трубы) и их комбинации [6, п.3.2, 3.5].

При проектировании усиления железобетонных конструкций необходимо также применять различные способы усиления [6, п. 5]:

1. Наращивание сжатой зоны; 2. Наращивание растянутой зоны; 3. Горизонтальными затяжками; 4. Шпренгельными затяжками; 5. Разгружающими конструкциями; 6. Комбинациями нескольких методов; 7. По авторским свидетельствам.

При проектировании усиления каменных конструкций (кирпичный столб или кирпичный простенок) применяют обоймы (стальная, железобетонная или армированная штукатурная) по [6, п. 4.2].

Выполнение рабочих чертежей усиляемых конструкций проводят согласно требований ГОСТ, которые изложены в п. 4.2 МУ.

Образцы рабочих чертежей приведены в прил. 5 МУ – листы № 1…4.

3.4.2. Разработка технического решения по усилению несущих

конструкций здания

После выполнения расчетов и рабочих чертежей по усилению двух несущих конструкций необходимо выполнить проектирование усиления третьей несущей конструкции в стадии технического решения.

Для этой стадии разработки выполняют расчеты остаточной несущей способности конструкции с учетом выявленных при обследовании повреждений, дефектов, фактических характеристик материалов и увеличения нагрузки на конструкции после реконструкции здания. После выявления необходимости проведения усиления принимают один из возможных способов усиления конструкции, приведенный в п. 3.4.1, [6] или из другого источника. В пояснительной записке приводят схему усиления и короткое описание способа. Расчет элементов усиления и узлов для этой конструкции не проводят. Примеры выполнения расчетов для стадии технических решений приведены в [6, прил. 1…5, п.п. 1…4].

Чертежи для стадии технических решений выполняют без деталировки размеров и номеров профилей элементов усиления с указанием на листах обозначений и порядка производства работ. При этом необходимо особо выделить:

• мероприятия или элементы, обеспечивающие совместность работы усиляемой конструкции и элементов усиления;

• мероприятия или элементы, обеспечивающие включение элементов усиления в работу.

При выборе способа усиления для стадии технического решения желательно использовать результаты патентного исследования или материалы, опубликованные в специальной периодической литературе [11…15]. Для патентного поиска просматривают описания изобретений к патентам, которые можно просмотреть в патентно-техническом отделе областной библиотеки им. И.С. Никитина (ком. 306) или Интернете. Для строительства в области реконструкции зданий и сооружений используются следующие разделы и классы:

усиление конструкций, зданий и сооружений – Е 04 G 23/00-….;

устройство теплоизоляции и гидроизоляции – Е 04 В 1/00…76.

Примеры выполнения чертежей по техническим решениям усилений несущих конструкций приведены в приложении 5.

3.5. Разработка технических решений по утеплению наружных стен

и устройству изоляции конструкций от воздействия влаги

Помимо разработки усиления для несущих конструкций в курсовой работе проводят разработку технических решений:

• по утеплению наружных ограждающих конструкций – стен, покрытий;

• устройству изоляции строительных конструкций от воздействия влаги или обеспечению влажностного режима помещений здания.

Расчеты в этом разделе курсовой работы не выполняют. Технические решения принимают по [6], из периодической литературе [11…15], в результате патентного поиска, по материалам выставки «Строительство», из Интернета или другого источника. На чертежах технических решений должны быть приведены обозначения, привязки к реконструируемому зданию и порядок производства работ по данному решению. Примеры выполнения чертежей по техническим решениям утеплений наружных стен и восстановлению горизонтальной гидроизоляции приведены в прил. 5.

3.6. Мероприятия по защите конструкций от коррозии

Мероприятия по защите конструкций от коррозии или повышению огнестойкости (для стальных конструкций) приводят на листах чертежей и принимаются согласно требованиям [5], по данным, опубликованным в специальной периодической литературе [11…15] или в Интернете.