¿Discutir los puntos clave del diseño de refuerzo de mampostería?
1. Introducción
Con el rápido desarrollo de la economía social y la mejora del nivel de vida de las personas, las especificaciones de diseño de la construcción de viviendas son cada vez más perfectas y los requisitos residenciales de las personas. La seguridad también aumenta. Cuanto mayor es la altura, las estructuras de mampostería de muchos edificios antiguos plantean ciertos riesgos para la seguridad. Pero la mayoría de estas casas están construidas en áreas con ubicaciones geográficas relativamente favorables. En comparación con los edificios nuevos después de la demolición, tienen que pasar por varios factores inciertos, como la aprobación preliminar y la planificación. Muchos propietarios prefieren elegir el diseño de refuerzo estructural de casas de mampostería para satisfacer las necesidades de seguridad estructural. Este artículo realizará un análisis en profundidad del diseño de refuerzo de un edificio con estructura de mampostería, con la esperanza de atraer la atención de sus colegas en futuros trabajos de diseño.
2. Propiedades mecánicas y modos de falla de la mampostería
2.1 La estructura de mampostería tiene las siguientes características principales:
2.1.1 Los componentes de mampostería se utilizan principalmente como muros Los elementos de compresión, como columnas y columnas, generalmente tienen alta rigidez pero baja resistencia, especialmente bajas resistencias al corte, flexión y tracción.
2.1.2 Las casas de mampostería tienen un gran peso propio y los cimientos son propensos a asentamientos desiguales. Los cimientos de una casa generalmente adoptan cimientos de tira debajo de la pared y cimientos independientes debajo de la columna, lo que tiene un efecto de ajuste limitado en el asentamiento desigual de los cimientos. La pared a menudo se agrieta debido al asentamiento desigual de los cimientos.
2.1.3 Las estructuras de mampostería suelen utilizar construcciones y cubiertas de hormigón armado. Debido a la diferencia significativa en los coeficientes de expansión térmica entre los materiales de mampostería y los materiales de concreto, las paredes de las estructuras de mampostería a menudo se agrietan debido a diferencias excesivas de temperatura.
2.1.4 Los ladrillos y el mortero en estructuras de mampostería son materiales porosos y susceptibles a la humedad y a la intemperie, el congelamiento y el deshielo, la corrosión y otros daños de durabilidad. Bajo los efectos a largo plazo de factores adversos naturales y ambientales.
2.1.5 Las estructuras de mampostería requieren una construcción manual de mampostería, lo que requiere una gran carga de trabajo, alta intensidad de mano de obra y una gran variabilidad en la calidad de la construcción. Las propiedades mecánicas de la mampostería son sensibles a la calidad de la construcción, por lo que el rendimiento de la misma. Los componentes de mampostería a menudo se reducirán debido a defectos de calidad.
2.2 Los componentes de mampostería se utilizan principalmente para soportar presión, y algunos componentes también se utilizan para resistir fuerza cortante, momento flector o fuerza de tensión. Para el estado límite de capacidad portante, las formas de falla de los componentes de mampostería incluyen:
2.2.1 Falla por compresión axial y excéntrica. Este es el principal modo de falla de los componentes comprimidos, como muros y columnas.
2.2.2 Fallo de compresión local. Ocurre principalmente en la falla de miembros verticales en compresión concentrada, como muros y columnas que soportan vigas de hormigón armado.
2.2.3 El eje se daña por tensión. Ocurre en caso de falla de miembros en tensión, como la pared de una piscina circular.
2.2.4 Fallos por flexión y tracción. Ocurre en la falla de componentes a flexión como muros de contención.
Fallo por corte. Ocurre principalmente en el daño de miembros a flexión y soportes de arcos de ladrillo.
2.2.6 Daños por vuelco. Se manifiesta principalmente en el daño de las vigas en voladizo.
2.3 Además de perder capacidad de carga, los componentes de mampostería también pueden afectar el uso normal del edificio debido a daños, grietas, inclinación, vibraciones y otros factores, lo cual es una forma de daño a los componentes estructurales en su Estado límite de servicio normal.
3. Análisis comparativo de planos estructurales de edificación.
El refuerzo de estructuras de mampostería se puede dividir en refuerzo directo y refuerzo indirecto. Se puede seleccionar el método apropiado según la situación real y los requisitos de uso durante el diseño.
3.1 Los métodos de refuerzo directo adecuados para estructuras de mampostería generalmente incluyen:
3.1.1 Método de refuerzo de la capa exterior de hormigón armado: este método es un método de refuerzo de secciones combinadas. Sus ventajas son una tecnología de construcción simple, una gran adaptabilidad, una capacidad de carga muy mejorada después del refuerzo de mampostería y una experiencia madura en diseño y construcción. Adecuado para reforzar columnas y muros con muros. La desventaja es que el trabajo húmedo de la construcción en el sitio lleva mucho tiempo, lo que tiene un cierto impacto en la producción y la vida útil, y el espacio libre de los edificios de acero se reduce hasta cierto punto.
3.1.2 Método de refuerzo de capa adicional de mortero de cemento armado: Este método pertenece a un método de refuerzo de secciones compuestas. Sus ventajas son similares a las del método de refuerzo de la capa exterior de hormigón armado, pero su capacidad de carga no es tan buena como la del primero.
Es adecuado para reforzar muros de mampostería y, en ocasiones, se utiliza para sellar los estribos a ambos lados del muro cuando la capa exterior de hormigón armado se refuerza con pilastras.
3.1.3 Método de adición de refuerzo de contrafuerte: este método es uno de los métodos de refuerzo de sección transversal. Sus ventajas son similares a las del refuerzo de capa de hormigón armado, pero su capacidad de carga es limitada y es difícil cumplir con los requisitos de resistencia a terremotos. Generalmente solo se usa en áreas no sísmicas.
3.2 Los métodos de refuerzo indirecto adecuados para estructuras de mampostería son generalmente los siguientes:
3.2.1 Método de refuerzo de acero exterior no adherido: Este método pertenece al método de refuerzo tradicional. Sus ventajas son una construcción simple, una carga de trabajo reducida en el sitio y en húmedo, y una tensión más confiable. Es adecuado para el refuerzo de columnas de mampostería que no permiten un aumento en el tamaño de la sección transversal del componente original, pero requieren un aumento sustancial en la capacidad portante de la sección transversal. La desventaja es que el coste del refuerzo es elevado y se requieren medidas de protección similares a las de las estructuras de acero.
3.2.2 Método de refuerzo de refuerzo pretensado: este método puede mejorar en gran medida la capacidad de carga de las columnas de mampostería y el efecto de refuerzo es confiable. Adecuado para el refuerzo de estructuras de mampostería con elevadas tensiones y deformaciones. Su desventaja es que no se puede utilizar en ambientes superiores a los 600 grados.
La principal razón de los accidentes causados por la insuficiente capacidad portante de las estructuras de mampostería
4.1 Errores de cálculo
4.1.1 Se manifiesta principalmente en la pequeña sección transversal y la Resistencia de los ladrillos y el mortero utilizados. La calidad es baja. No hay soportes para las vigas en los soportes de las vigas de hormigón armado, ni vigas para puertas y ventanas, y la relación altura-espesor de la mampostería no cumple con los requisitos de las especificaciones. Algunos de estos problemas se deben a negligencias por parte de los diseñadores y delineantes, como no conocer el propósito del edificio, utilizar una carga de cálculo menor, cometer errores de cálculo o observar dimensiones y niveles de resistencia incorrectos al dibujar y trazar. Y una gran cantidad de problemas son causados por personas que no entienden la tecnología, no siguen los procedimientos básicos de construcción, no pasan por el diseño de la unidad de diseño y "diseñan" a voluntad. .
4.1.2 En otro caso, sin cálculo científico, según las órdenes administrativas de los dirigentes o la imaginación subjetiva de algunas personas, se añaden capas a voluntad en proyectos terminados o en construcción, aumentando el número de capas. La carga sobre la subestructura provoca una capacidad de carga insuficiente de la subestructura.
4.2 Mala calidad de la construcción
La resistencia de la estructura de mampostería está estrechamente relacionada con la calidad de la mampostería. Una mala gestión de la construcción y un control de calidad deficiente son causas importantes de accidentes que involucran estructuras de mampostería. Por ejemplo, se contrató a trabajadores no calificados para colocar ladrillos durante el proceso de construcción. El proceso de mampostería no cumplió con los requisitos de las especificaciones, lo que resultó en que las juntas superiores e inferiores se construyeron utilizando el método de revestimiento del núcleo. demasiado bajo y se abrieron agujeros arbitrariamente en la pared, lo que debilitó excesivamente la sección transversal.
Análisis de ejemplos de diseño
El proyecto fue construido en la década de 1970, con una planta subterránea y tres plantas sobre rasante. La pared exterior es de 370 mm y la pared interior es de 240 mm. Los suelos son todos de losas prefabricadas de hormigón. Los resultados de la evaluación sísmica muestran que las resistencias de la mampostería desde el subsuelo hasta el tercer piso son 4,5 MPa, 3,5 MPa, 5,0 MPa y 4,5 MPa respectivamente, y las resistencias del mortero son 1,70 MPa y 65438. No hay columnas estructurales en algunos lugares y hay pequeñas grietas locales en la pared.
Los resultados del cálculo del modelado de estructura original son: el cálculo de verificación sísmica de una gran cantidad de muros en el primer piso y el primer piso y el cálculo de la capacidad de carga de compresión del muro no cumplen con los requisitos. Dado que el propietario del edificio todavía lo usa parcialmente, el plan final adoptado es utilizar mortero de cemento de una cara y mortero de malla de acero para reforzar las paredes con una verificación sísmica insuficiente. Esto puede reducir adecuadamente el daño a la superficie de decoración original de la pared. tuberías de plomería, y también reduce el daño a la superficie original de la decoración de la pared y las tuberías de calentamiento de agua. Las paredes con capacidad de carga de compresión local insuficiente se refuerzan con paredes de placa de 100 de espesor de un solo lado. Los dos métodos anteriores son difíciles de cumplir con los requisitos de resistencia de la pared en la entrada de las ventanas de las puertas locales. Finalmente, se agregaron columnas estructurales en ambos extremos del muro para satisfacer el cálculo.
5.1 Cálculo de resistencia
Según la fórmula 5.1.4 de las “Especificaciones Técnicas de Refuerzo Sísmico de Edificaciones”, calcular el índice de capacidad sísmica integral β s.
η se calcula según la fórmula 5.3.2.2.
η = η 0 se introduce en 5.3.2.2 debido a dos = 240 mm.
Consulte la tabla 5.3.2-1 El espesor de la superficie es 40 mm, φ 6 @ 300.
Las resistencias del mortero del sótano y de los muros originales del primer al tercer piso son 1,7, 0,7 y 1,1,7 respectivamente.
Por lo tanto, los η para el primer piso subterráneo y del primer al tercer piso son 1,35, 1,835, 1,49 y 1,835 respectivamente.
Calcular ψ 1 y ψ 2 según “Especificaciones Técnicas de Evaluación Sísmica y Refuerzo de Edificaciones” DB11/T689-2009.
Busque ψ 1 en la tabla 5.3.1-1, ψ 1 = 1,0.
Para una pared ordinaria ψ 2, consulte la tabla 5.3.1-2, ψ 2 = 1,0.
El índice de capacidad sísmica integral β s del refuerzo monocapa es de 1,35, 1,835, 1,49 y 1,835 para muros ordinarios de uno a tres pisos respectivamente.
El índice integral de resistencia sísmica βs del refuerzo de doble cara es 1,54, 2,11, 1,68 y 2,11 respectivamente.
Después de la revisión, el muro grueso reforzado de una sola cara puede cumplir con los requisitos de verificación sísmica;
5.2 Contabilidad básica:
Según el cálculo, la carga y El peso propio de la estructura original es el siguiente:
6469 5559 5634 4696 = 22358 kN
Peso de las piezas nuevas:
Peso total de la columna exterior: 0,3x0,2x14,4x34x25=735KN.
Peso total de la viga anular: 0,2x0,24x102x4x25=490KN.
Peso total de la capa de mortero: 176 x 0,05 x 3,6 x25 x 2 = 1584 kn.
Peso total de las piezas nuevas: 2809KN
2809/22358 = 12,6 lt; 15
La base original se puede seguir utilizando sin refuerzo especial;
6. Conclusión
Este artículo analiza y compara varios métodos de refuerzo de mampostería y propone los problemas en el diseño de refuerzo de casas de mampostería con baja resistencia del bloque y mala resistencia del mortero debido a la intemperie a largo plazo. y erosión Algunas preguntas. A través de un ejemplo de diseño, se resume la viabilidad del refuerzo de superficie de mortero de cemento y mortero de malla de acero de una o dos caras para proyectos específicos, y este método de refuerzo tiene ciertas ventajas en comparación con el costo de proyectos simples de refuerzo de paredes de tableros. Finalmente, se consideran algunos detalles de diseño a los que se debe prestar atención en el diseño, con la esperanza de ser útiles para los diseñadores involucrados en el refuerzo de estructuras de mampostería.
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