Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
[0.0.1] 1. Економічне обґрунтування проведення реконструкції та варіанта підсилення конструкції чи окремого елемента [0.0.2] 2. Три способи підсилення металоконструкцій. [0.0.3] 3. Граничний рівень початкових напружень в металевому елементі при його підсиленні під навантаженням із застосуванням зварювання. [0.0.4] 4. Вимоги до проектування підсилення конструкцій (відносно скорочення робіт з підсилення, застосування матеріалів для підсилення, виготовлення підсилювальних елементів, способу їх прикріплення). [0.0.5] Класифікація підсилювальних елементів в залежності від умов їх роботи та критерії за якими перевіряють міцність підсилених елементів. [0.0.6] 6. Способи підсилення металевих балок. [0.0.7] Схема підсилення стрижнів крокв’яних ферм. [0.0.8] 9. Визначення довжини підсилювальних елементів при підсиленні балок способом збільшення перерізу. [0.0.9] 10. Схеми та особливості підсилення позацентрово-стиснутих колон. [0.0.10] 11. Схеми підсилення колон виробничої будівлі та поперечної рами в цілому. [0.0.11] 12. Підсилення крокв’яних ферм способом зміни конструктивної схеми. [0.0.12] 13. Розрахунок прикріплення підсилювальних елементів при підсиленні способом збільшення перерізу. [0.0.13] 14. Перевірка стійкості підсиленого стиснутого елемента крокв’яної ферми. [0.0.14] 15. Суть перевірки міцності підсилених металевих балок способом збільшення перерізу за критерієм розвинутих пластичних деформацій. [0.0.15] 16. Суть перевірки міцності симетрично підсиленого центрально розтягнутого елемента за критерієм розвинутих пластичних деформацій. [0.0.16] 17. Підсилення вузлів клепаних ферм. [0.0.17] 18. Підсилення вузлів зварних ферм. [0.0.18] 19. Суть перевірки міцності симетрично підсиленого центрально стиснутого елемента за критерієм розвинутих пластичних деформацій. [0.0.19] 20. Симетричне та несиметричне двобічне підсилення балок способом збільшення перерізу. Оцінка цих двох схем з точки зору витрат матеріалу на підсилення. [0.0.20] 21. Підсилення металевих балок підведенням шпренгелів. Конструювання і основи розрахунку. [0.0.21] 22. Підсилення металевих балок підведенням затяжок. Конструювання і основи розрахунку. [0.0.22] Особливості розрахунку кінцевих ділянок зварних швів для кріплення підсилювальних елементів при підсиленні способом збільшення перерізу. [0.0.23] 24. Способи прикріплення підсилювальних елементів при підсиленні збільшенням перерізу і основи розрахунку. [0.0.24] 25. Способи підсилення підкранових балок. [0.0.25] 7 та 26. Раціональний спосіб підсилення прогонів. Схема и основи розрахунку. [0.0.26] 27.Конструктивні способи підсилення елементів конструкцій з ціллю підвищення їх холодостійкості (навести кілька схем). [0.0.27] 28. Черговість прикріплення елементів металевих ферм способом збільшення перерізу та черговість накладання нових швів при підсиленні з’єднань у вузла шляхом збільшення довжини швів. [0.0.28] 29. Черговість прикріплення елементів підсилення зварюванням при двобічному підсиленні балок. [0.0.29] 30. Схема однобічного підсилення головної балки площадки прокатним тавром. Аналіз цих двох варіантів з точки зору витрат на підсилення. |
+
Критерием экономичности проектного решения ре конструкции, как правило, является сметная стоимости 1 м2 (1 м3) объекта после выполнения всех работ, кото рая не должна превышать аналогичного показателя при новом строительстве. Исключение для этого правила мо жет быть допущено только для объектов, имеющих исто рическое или художественное значение.
При Оценке альтернативных вариантов реконструк ции зданий одним из важнейших показателей является возможность выполнения работ без остановки производ ства, так как потери от прекращения или даже сокраще ния производства, как правило, существенно превышают затраты на строительно-монтажные работы при рекон струкции.
В качестве критерия экономической эффективности того или иного (i-го) проектного решения при реконст рукции принимается обычно минимум приведенных зат рат, которые слагаются из себестоимости строительно-монтажных работ Сi, и капитальных вложений Кi, при веденных к годовой размерности в соответствии с уста новленным нормативным коэффициентом эффективности ЕH=0,12 капитальных вложений в строительство:
Зі = Сі + ЕнКіmin.
При выборе сопоставимых вариантов реконструкции
предпочтение отдается варианту с минимальными при
веденными затратами, выявленному по всему комплексу
сфер проявления эффективности.
В зависимости от конкретности поставленных задач экономический анализ проектных решений должен ис пользовать показатели и методики их определения, приведенные в соответствующих справочно-нормативных ис точниках.
Основними способами підсилення конструкцій є:
збільшення площі поперечного перерізу окремих елементів конструкції;
зміна конструктивної схеми всього каркаса або окремих його елементів, внаслідок чого змінюється розрахункова схема;
регулювання напружень.
Кожний з цих способів може застосовуватися самостійно або в комбінації з іншим. При виборі способу підсилення і розробці проекту підсилення необхідно враховувати вимоги монтажної технологічності.
При конструктивному оформленні підсилення шляхом збільшення перерізів необхідно:
забезпечити надійну спільну роботу елементів підсилення і усилюваної конструкції, у тому числі вимоги по місцевій стійкості (розміри звісів, відгинів) і незмінюваності перерізу(установка в необхідних випадках ребер, діафрагм і т. п.);
не ухвалювати рішень, що утрудняють проведення заходів щодо антикорозійного захисту, особливо що ведуть до щілистої корозії або утворення замкнутих порожнин, застосовуючи в необхідних випадках герметизацію щілин;
призначати місця обриву елементів підсилення з умови роботи непідсилених переризів при дії розрахункових навантажень в пружній стадії, не допускаючи різких концентраторів напружень у вказаних місцях;
враховувати наявність конструктивного оформлення вузлів, ребер жорсткості, прокладок і т. п., а також допустимість збільшення габаритів будівельних конструкцій;
забезпечувати технологічність виробництва робіт по підсиленню, зокрема, доступність зварки, можливість свердління отворів, закручування болтів і т.п.
- При підсиленні конструкцій шляхом зміни конструктивної схеми потрібно:
враховувати перерозподіл зусиль в конструкціях, елементах, вузлах, а також в опорах, включаючи додаткові перевірки фундаментів;
враховувати різницю температур, якщо існуючі і нові конструкції можуть експлуатуватися в різних температурних режимах, а також температурний режим при замиканні статично невизначних систем;
передбачати в конструктивних рішеннях елементів і вузлів можливість компенсації неспівпадання розмірів існуючих і нових конструкцій.
- Спосіб підсилення конструкцій, що передбачає регулювання напружень, дозволяє зменшити зусилля, діючі в конструкції. Перевага його полягає також в тому, що підсилення може проводитися без розвантаження конструкції і зупинки технологічного процесу.
Уровень начального нагружения элементов ограничивается с целью обеспечения их несущей способности в процессе усиления в зависимости от нормы предельных пластических деформаций в соответствии с их классом по п. 4.8. Этот уровень начального нагружения характеризуется коэффициентом b0 представляющим собой абсолютную величину отношения наибольшего напряжения в усиливаемом элементе в момент усиления к его расчетному сопротивлению (b0 = |s0,max/Ryo|). В общем случае сжатия (растяжения) с изгибом значения s0 определяются формулой
, (25)
где N0, М0x, М0y - продольная сила и изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении элемента.
Предельный уровень начального нагружения элементов для конструкций, усиливаемых с помощью сварки, в зависимости от класса конструкций по п. 4.8 ограничивается, как правило, условиями:
b0 £ 0,2 для I класса;
b0 £ 0,4 » II »;
b0 £ 0,8 » III и IV классов.
Если указанные условия не выполняются, то необходима либо предварительная разгрузка конструкций, либо использование специальных технологических мероприятий при усилении, обеспечивающих ограничение деформаций конструкций (в частности, сварочных).
-З метою скорочення об'ємів робіт по підсиленню, а в деяких випадках і відмови від підсилення необхідно виявляти і використовувати резерви несучої здатності конструкцій, що зберігаються, шляхом:
уточнення зусиль, діючих в перенапружених елементах, за рахунок врахування просторової роботи каркаса; фактичних умов з'єднання і закріплення, врахування фактичних значень навантажень, впливів і їх поєднань;
уточнення характеристик міцності матеріалу конструкцій і з'єднань, фактичних розмірів переризів і елементів;
включення в роботу захищаючих конструкцій або інших допоміжних елементів будівель і споруд.
З цією метою рекомендується проведення заходів щодо поліпшення умов роботи несучих конструкцій таких, як: пошук можливостей зменшення навантажень, що діють на споруду або на елементи;
-Елементы підсилення необхідно проектувати, як правило, орієнтуючись на повне виготовлення їх в заводських умовах. В особливих випадках допускається виготовлення деталей підсилення з припуском і подальшою обробкою на місці установки.
Приєднання деталей підсилення до конструкцій виконується за допомогою зварки, на болтах класу точності А і В або високоміцних. У разі небезпеки виникнення крихкого або втомного руйнування приєднання здійснювати на високоміцних болтах або болтах класу точності А. При відповідному обгрунтовуванні допускається застосування дюбелів і самонарізуючих гвинтів.
-Сталь, що застосовується для елементів посилення, як правило, не повинна поступатися за якістю металу усилюваних конструкцій (по механічних властивостях, в'язкості і зварюваності).
При підсиленні конструкцій, експлуатованих в агресивному середовищі, корозійна стійкість металу елементів підсилення не повинна бути нижчою стійкості металу усилюваної конструкції.
В зависимости от условий работы усиливаемые элементы конструкции разделены на четыре класса, отличающиеся нормой допустимых предельных пластических деформаций:
I. Сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях эксплуатации (подкрановые балки для кранов режима работы 7К, 8К, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающие нагрузки от подвижных составов). Расчеты прочности элементов условно выполняются в предположении упругой работы стали.
II. Элементы конструкций, непосредственно воспринимающие подвижные, динамические или вибрационные нагрузки и не входящие в группу 1. Норма предельных пластических деформаций ep,lim = 0,001.
III. Элементы конструкций, работающих при статических нагрузках, кроме элементов, относящихся к классу IV, ep,lim = 0,002.
IV. Элементы конструкций, работающие при статических нагрузках и удовлетворяющие требованиям пп. 5.19-5.21, 7.1-7.24 СНиП II-23-81* по обеспечению общей и местной устойчивости при развитых пластических деформациях, ep,lim = 0,004
Проверку прочности элементов в зависимости от их класса по п. 4.8 осуществляют:
для элементов I, II и III классов - по критерию краевой текучести. В случае усиления под нагрузкой указанный критерий является чисто условным, ибо начальные и сварочные деформации неизбежно обусловливают упругопластическую работу усиленных элементов. Фактически рассматриваемый критерий обеспечивает ограничение уровня пластических деформаций нормой, указанной в п. 4.8;
для элементов IV класса - по критерию развитых пластических деформаций. Оценка прочности осуществляется исходя из оценки несущей способности усиленных сечений по критерию пластического шарнира, но с введением специальных понижающих коэффициентов gN и gM гарантирующих ограничение уровня пластических деформаций нормой ep,lim = 0,004; gN и gM принимаются в зависимости от схемы усиления, соотношения прочностных характеристик материалов, уровня и условий нагружения усиливаемого элемента.
- Проверка прочности элементов по критерию краевой текучести выполняется по формулам: центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
, (38)
где gN - коэффициент, учитывающий уровень и знак начальной осевой силы; для растянутых и сжатых элементов, усиленных без использования сварки gN = 0,95; для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки, - gN = 0,95 - 0,25b0;
изгибаемые элементы
; (39)
сжато- и растянуто-изогнутые элементы
. (40)
В формулах (39) и (40) для элементов 1 класса принимается gM = 0,95; для элементов II и III классов - gM = 1. При N /(AnRy0) ³ 0,6 значения gM принимаются равными gN.
Проверка прочности центрально-растянутых или сжатых несимметрично усиленных элементов осуществляется по формуле (40), при этом изгибающие моменты подсчитываются относительно осей х и у усиленного сечения.
- Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
; (41)
изгибаемые элементы
, (42)
где сt - поправочный коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил и определяемый для двутавровых сечений по формуле
-сжато- и растянуто-изогнутые элементы
, (43)
где п принимается по табл. 66 СНиП II-23-81* в зависимости от формы усиленного сечения.
[N] определяется по формуле
, (44)
где a = Ryi/Ryo; gN = 0,95 - для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; gN = 0,95 - 0,1(a + b - 1) - для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.
[M] определяется по формуле
, (45)
где - площадь нетто сжатой зоны сечения усиливаемого элемента; А0p - то же, растянутой зоны; Аrc, Аrp - площади нетто элементов усиления, расположенных соответственно со стороны сжатой и растянутой зон сечения (рис. 18, а). Для несимметричных односторонних схем усиления (например, по схеме рис. 3, и) со стороны сжатых или растянутых волокон принимается соответственно Аrp = 0 или Аrс = 0; уoc, уop, уrc, уrp - абсолютные величины расстояний от центров тяжести сжатых и растянутых площадей до центральной оси усиливаемого сечения (рис. 18,б).
Коэффициент gM в формуле (45) следует принимать:
при симметричном двустороннем усилении элементов симметричного сечения gM=0,95;
при несимметричном двустороннем или одностороннем усилении элементов со стороны растянутых волокон gM = 0,95 - 0,2b0(a - 1);
при одностороннем усилении элементов со стороны сжатых волокон gM = 0,95 -0,lx x(a + b0 - 1).
Использование формулы (43) допустимо при t £ 0,5Rso в противном случае проверка прочности при сжатии-растяжении с изгибом выполняется по формуле (40).
-Проверку прочности изгибаемых и сжато- или растянуто-изогнутых элементов по касательным, местным и приведенным напряжениям производят обычным способом но указаниям разд. 5 СНиП II-23-81* с учетом изменившихся геометрических характеристик сечения.
Рис. 1. Усиление балок путем увеличения сечений
а-к - схемы усиления
Рис. 2. Усиление балок путем изменения их конструктивной схемы
а-л - схемы усиления
Рис. 3. Установка наклонных ребер жесткости
Рис. 1. Усиление элементов стропильных ферм
а-м - схемы усиления
Довжину підсилюючих елементів при підсиленні балок методом збільшення перерізу визначають із умови, що в перерізі за межами підсиленої ділянки згинальний момент сприймається тільки металом підсилюваної балки.
Відстань від лівої опори до початку підсиленої ділянки балки при рівномірно розподіленому навантаженні визначають за формулою
де l; h0; Іо - прогін, висота і момент інерції перерізу балки; q - рівномірно розподілене розрахункове навантаження.
Якщо замінити знак "-" на "+" перед коренем у формулі, то дістанемо відстань від лівої опори до кінця підсиленої ділянки х2. Для контролю правильності розрахунку перевіряють умову х1 + х2 = l.
Фактичну довжину підсилюючих елементів слід приймати більш за теоретичну довжину на а =300 ...400 мм для включення їх в роботу та виключення можливого перевантаження перерізу. З урахуванням цього довжина підсилюючих елементів визначається за формулою:
При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака рационально использование несимметричной схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента.
При выборе способа усиления следует учитывать условия, затрудняющие производство работ:
устройство подмостей для приварки элементов усиления;
разборку стеновых ограждений при усилении колонн крайних рядов.
Рис. 1. Усиление колонн путей увеличения сечений
а - симметричные без смещения центра тяжести; б - несимметричные со смещением центра тяжести
Рис. 1. Усиление колонн и поперечника в целом путем изменения конструктивной схемы
а-д - схемы усиления
Рис. 2. Усиление путем введения в схему дополнительных элементов жесткости и шарниров
а - поперечный разрез; б, в - расчетные схемы соответственно до и после усиления; 1 - элементы жесткости; 2 - увеличение сечений; 3 - шарниры
При усилении стропильных ферм путем изменения конструктивной схемы рис. 1) обычно требуется и усиление отдельных стержней за счет увеличения их сечений.
Установка шпренгелей по схеме «а» уменьшает расчетные длины элементов верхнего пояса в плоскости фермы, но не влияет на их устойчивость из плоскости. При этом часто требуется провести усиление растянутых стержней.
Усиление по схеме «б» существенно снижает усилия во всех стержнях, за исключением двух средних раскосов, однако применение этой схемы очень ограниченно.
Превращение разрезных стропильных ферм в неразрезные (схема «в») с устройством стыков на опорах требует разборки кровли. Эту схему усиления целесообразно использовать при трех пролетах и более.
При наличии фонаря по среднему ряду колонн его элементы могут быть включены в совместную работу с фермами (схема «г»). Такое решение, как правило, требует усиления стоек и раскосов фонаря. Его эффективность зависит от; относительной ширины фонаря. Схема «д» применяется в случаях, когда затруднены работы внутри здания.
Усиление ферм одно- или двустоечным шпренгелем (схемы «е» и «ж»), а также усиление затяжкой по нижнему поясу (схема «и») рационально при использовании в качестве затяжек высокопрочных элементов (например, стальных канатов).
Рис. 1. Усиление стропильных ферм путем изменения их конструктивной схемы
a-к - схемы усиления
При усилении статически нагруженных конструкций III и IV классов, эксплуатируемых при температуре выше минус 30° С в неагрессивной, среде, рекомендуется использовать прерывистые (шпоночные) швы (рис. 16, а). Шаг шпонок следует принимать максимально допустимым по расчету, но не свыше 80imin в растянутых и 40imin в сжатых элементах усиления. Здесь imin - минимальный радиус инерции элемента усиления относительно его собственной центральной оси.
Для конструкций I и II классов использование прерывистых швов не допускается
Рис. 16. Присоединение элементов усиления
а - прерывистыми швами; б сплошными швами; в - на болтах
Расчет непрерывных участков шпоночных швов осуществляется на сдвигающее усилие
, (29)
где Qmax - наибольшая поперечная сила в пределах длины элементов усиления.
Для сжатых стержней Qmax ³ Qfic, где Qfic - условная поперечная сила для усиленного стержня, определяемая по п. 5.8 СНиП II-23-81*;
Sr - статический момент элемента усиления относительно центральной оси усиленного сечения; аw - шаг шпонок шва (см. рис. 16, а).
4.16. Минимальные длины участков шпоночных швов определяют по выражению
см, (30)
где aw - коэффициент, характеризующий распределение усилий между швами, прикрепляющими элемент усиления к основному стержню и равный доле общего усилия Т, относящийся к рассматриваемому шву. Здесь и далее под bw, gw и Rw подразумеваются значения bf и bz, gwf и gwz, Rwf и Rwz, принимаемые по п. 11.2 СНиП II-23-81* для двух расчетных сечений. Длину участка шпоночного шва следует принимать не менее 50 мм.
Концевые участки шпоночных швов присоединения элементов усиления к основному стержню или узловым фасонкам должны обеспечивать передачу продольных усилий на элементы усиления и вовлечение их в совместную с основным стержнем работу. Их толщина может назначаться большей, чем толщина связующих швов. Минимальные длины концевых участков подсчитываются по формуле
см, (31)
где ; Ar - площадь поперечного сечения элемента усиления.
При усилении изгибаемых элементов (N = 0) следует принимать .
4.17. Минимальный катет сплошных швов (рис. 16, б), крепящих элементы усиления, определяется выражением
. (32)
Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом, а их прочность (при расчетной длине 85bwkf) проверяется по формуле
. Применение болтов (рис. 16, в) для присоединения элементов усиления рекомендуется в случаях, когда:
болтовые соединения технологически более удобны;
материал усиливаемого элемента не допускает применения сварки;
желательно избежать возникновения дополнительных сварочных напряжений и деформаций.
Проектировать соединения следует с учетом минимального ослабления сечений. С этой целью диаметр болтов следует принимать минимальным, а их размещение задавать со сбитым шагом по отношению к существующим болтам или заклепкам. Шаг промежуточных соединений принимается не более 40i в сжатых и 80i в растянутых элементах усиления и определяется по формуле
, (34)
где [Nв]min - минимальная несущая способность болта (по сдвигу, срезу или смятию, определяемая по п. 3.5 СНиП II-23-81*).
Прочность концевых участков соединений элемента усиления проверяется по формуле
, (35)
где n - количество болтов на концевом участке соединения (см. рис. 16, в); ав - расчетный шаг болтов.
4.26. Расчет на устойчивость сжатых элементов сплошного сечения в плоскости действия моментов выполняется по формуле
, (46)
где je-коэффициент, определяемый по табл.74 СНиП II-23-81* в зависимости от условной гибкости усиленного элемента и приведенного относительного эксцентриситета mef = hmf; A-площадь усиленного сечения; h коэффициент влияния формы сечения по табл. 73 СНиП II-23-81*.
, (47)
где ef - эквивалентный эксцентриситет, учитывающий особенности работы усиленного стержня и определяемый по п. 4.27; Wc - момент сопротивления для наиболее сжатого волокна; R*y - осредненное значение расчетного сопротивления, принимаемое по п. 4.28; gс - коэффициент условий работы, принимаемый не более 0,9 (см. п. 4.5).
Рис. 19. К определению эксцентриситета продольной силы при положительном (а) и отрицательном (б) значениях
Устойчивость центрально-сжатых симметрично усиленных элементов проверяется в плоскости их наибольшей гибкости (lx > ly). Если отношение гибкостей после усиления изменилось (lx > ly), но l0x < l0y, то проверка устойчивости по формуле (46) выполняется относительно обеих главных осей сечения.
4.27. Расчетное значение эквивалентного эксцентриситета определяется по формуле
, (48)
где f* и fw - подсчитываются по указаниям пп. 4.20 и 4.21.
Если сварочный прогиб fw является разгружающим фактором (знак fw не совпадает со знаком суммы с + f*) и приводит к уменьшению абсолютной величины эквивалентного эксцентриситета, то значение kw принимается равным 0,5; в противном случае kw = 1.
В формуле (48) е - эксцентриситет продольной силы относительно центральной оси усиленного сечения после усиления. В тех случаях, когда эксцентриситет продольной силы остается неизменным, его значение определяется выражением е = е0 - еA, где еA - смещение центра тяжести сечения при усилении, принимаемое со своим знаком (рис. 19, а и б).
В общем случае сжатия с изгибом, а также в случае приложения дополнительных продольных или поперечных сил после усиления, величина е определяется выражением е = М/N, где М - расчетный момент относительно центральной оси усиленного сечения.
При несимметричном усилении центрально-сжатого (первоначально) элемента в качестве е0 учитывается случайный эксцентриситет в соответствии с указаниями п. 4.11 настоящего Пособия, при этом знак случайного эксцентриситета принимается таким, чтобы учесть наиболее неблагоприятный случай.
Проверка устойчивости сжатых элементов сплошного сечения из плоскости действия моментов выполняется в соответствии с п. 5.30 СНиП II-23-81*, причем при изгибе элемента в плоскости его наибольшей жесткости (Ix > Iy) относительный эксцентриситет т определяется по формуле (47). При подсчете еf прогибы f* и fw, учитываются только в том случае, если они увеличивают расчетное значение эквивалентного эксцентриситета.
(56)
где с - коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.31;
jy - коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.3 настоящих норм.
Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
-изгибаемые элементы
, (42)
где сt - поправочный коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил
,
где a = Ryi/Ryo
уoc, уop, уrc, уrp - абсолютные величины расстояний от центров тяжести сжатых и растянутых площадей до центральной оси усиливаемого сечения
Коэффициент gM следует принимать:
при симметричном двустороннем усилении элементов симметричного сечения gM=0,95;
при несимметричном двустороннем или одностороннем усилении элементов со стороны растянутых волокон gM = 0,95 - 0,2b0(a - 1);
при одностороннем усилении элементов со стороны сжатых волокон gM = 0,95 -0,lx x(a + b0 - 1).
-Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
;
,
gN = 0,95 - для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; gN = 0,95 - 0,1(a + b - 1) - для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.
Усиление узлов клепаных ферм целесообразно производить с помощью сварки (если позволяет качество металла и швы воспримут все усилие) или же способом передачи усилия на уголковый коротыш и затем на фасонку через болты класса точности А (рис. 8, а).
Рис. 8. Усиление узлов крепления стержней стропильных ферм
Усиление сварных швов в узлах крепления стержней стропильных ферм можно выполнять в необходимых случаях с использованием дополнительных фасонок (рис. 8, а, б).
-Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
;
,
gN = 0,95 - для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; gN = 0,95 - 0,1(a + b - 1) - для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.
При усилении балок путем увеличения сечения (рис. 3) наиболее рациональными по расходу стали являются двусторонние симметричные или близкие к симметричным схемы усиления «а» - «е» с расположением элементов усиления по возможности дальше от центра тяжести не усиленного сечения балки
Рис. 3.Симетрическое усиление балок путем увеличения сечений
Рис. 3.Несиметрическое усиление балок путем увеличения сечений
При наличии свободного пространства под центральной частью балки эффективными могут быть схемы «д» и «е» с одно- или двустоечным шпренгелем. При использовании этих схем следует обеспечить конструктивные методы раскрепления точек перегиба шпренгеля из плоскости системы.
Рекомендуется также способы усиления балок с помощью дополнительных затяжек (схемы «ж» и «з»)
Концевые участки шпоночных швов присоединения элементов усиления к основному стержню или узловым фасонкам должны обеспечивать передачу продольных усилий на элементы усиления и вовлечение их в совместную с основным стержнем работу. Их толщина может назначаться большей, чем толщина связующих швов. Минимальные длины концевых участков подсчитываются по формуле
см, (31)
где ; Ar - площадь поперечного сечения элемента усиления.
При усилении изгибаемых элементов (N = 0) следует принимать .
4.17. Минимальный катет сплошных швов, крепящих элементы усиления, определяется выражением
. (32)
Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом, а их прочность (при расчетной длине 85bwkf) проверяется по формуле
.
При усилении статически нагруженных конструкций III и IV классов, эксплуатируемых при температуре выше минус 30° С в неагрессивной, среде, рекомендуется использовать прерывистые (шпоночные) швы (рис. 16, а). Шаг шпонок следует принимать максимально допустимым по расчету, но не свыше 80imin в растянутых и 40imin в сжатых элементах усиления. Здесь imin - минимальный радиус инерции элемента усиления относительно его собственной центральной оси.
Для конструкций I и II классов использование прерывистых швов не допускается.
Рис. 16. Присоединение элементов усиления
а - прерывистыми швами; б сплошными швами; в - на болтах
4.15. Расчет непрерывных участков шпоночных швов осуществляется на сдвигающее усилие
, (29)
где Qmax - наибольшая поперечная сила в пределах длины элементов усиления.
Для сжатых стержней Qmax ³ Qfic, где Qfic - условная поперечная сила для усиленного стержня, определяемая по п. 5.8 СНиП II-23-81*;
Sr - статический момент элемента усиления относительно центральной оси усиленного сечения; аw - шаг шпонок шва (см. рис. 16, а).
4.16. Минимальные длины участков шпоночных швов определяют по выражению
см, (30)
где aw - коэффициент, характеризующий распределение усилий между швами, прикрепляющими элемент усиления к основному стержню и равный доле общего усилия Т, относящийся к рассматриваемому шву. Здесь и далее под bw, gw и Rw подразумеваются значения bf и bz, gwf и gwz, Rwf и Rwz, принимаемые по п. 11.2 СНиП II-23-81* для двух расчетных сечений. Длину участка шпоночного шва следует принимать не менее 50 мм.
Концевые участки шпоночных швов присоединения элементов усиления к основному стержню или узловым фасонкам должны обеспечивать передачу продольных усилий на элементы усиления и вовлечение их в совместную с основным стержнем работу. Их толщина может назначаться большей, чем толщина связующих швов. Минимальные длины концевых участков подсчитываются по формуле
см, (31)
где ; Ar - площадь поперечного сечения элемента усиления.
При усилении изгибаемых элементов (N = 0) следует принимать .
4.17. Минимальный катет сплошных швов (рис. 16, б), крепящих элементы усиления, определяется выражением
. (32)
Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом, а их прочность (при расчетной длине 85bwkf) проверяется по формуле
.
Применение болтов (рис. 16, в) для присоединения элементов усиления рекомендуется в случаях, когда:
болтовые соединения технологически более удобны;
материал усиливаемого элемента не допускает применения сварки;
желательно избежать возникновения дополнительных сварочных напряжений и деформаций.
Проектировать соединения следует с учетом минимального ослабления сечений. С этой целью диаметр болтов следует принимать минимальным, а их размещение задавать со сбитым шагом по отношению к существующим болтам или заклепкам. Шаг промежуточных соединений принимается не более 40i в сжатых и 80i в растянутых элементах усиления и определяется по формуле
, (34)
где [Nв]min - минимальная несущая способность болта (по сдвигу, срезу или смятию, определяемая по п. 3.5 СНиП II-23-81*).
Прочность концевых участков соединений элемента усиления проверяется по формуле
, (35)
где n - количество болтов на концевом участке соединения (см. рис. 16, в); ав - расчетный шаг болтов.
Усиление подкрановых балок для кранов с режимами работы 7К и 8К, имеющих повреждения в виде усталостных трещин, рекомендуется лишь в качестве временной меры при невозможности остановки производства для замены балок.
При кранах с другими режимами работы повреждения, связанные с эксплуатацией подкрановых балок, обычно незначительны, усиление таких балок целесообразно и экономически оправданно.
При усилении подкрановых балок без тормозных конструкций при небольшом увеличении крановых нагрузок (на 5-10%) может быть использована схема усиления по рис. 6, а, при большем увеличении нагрузок необходимо также усиление и нижнего пояса по схеме «б». Эти схемы не сложны и могут быть выполнены без остановки технологического процесса, а приварка элементов усиления в нижнем положении позволяет обеспечить качественное выполнение швов.
При усилении подкрановых балок с тормозными конструкциями могут использоваться схемы «в», «г», «д». Усиление по схемам «г» и «д» может быть выполнено без остановки технологического процесса; при усилении по схеме «в» требуется демонтаж кранового рельса, при этом для обеспечения постоянного уровня головки рельса усиление верхнего пояса должно быть выполнено по всей длине балки.
Для подкрановых балок тяжелого режима работы (группы режимов 7К и 8К) при необходимости увеличения их ресурса по выносливости рекомендуется устанавливать ламели к верхнему поясу по схеме «е» на рис. 6.
Рис. 6. Усиление подкрановых балок
д-е - схемы усиления
Для усиления прогонов рациональна схема с подведением дополнительных опор, передающих нагрузку на параллельно устанавливаемые двухконсольные подпруги способом изменения конструктивной схемы.
Приемы специального усиления элементов конструкций с целью повышения их хладостойкости
|
Тип |
Конструктивная форма |
Варианты усиления |
Согласно СНиП II-23-81* п.3.42. При усилении элементов конструкций путем увеличения сечений с помощью сварки рекомендуется соблюдать следующий порядок работы:
присоединение (прижатие) элементов усиления по всей их длине к усиливаемой конструкции с помощью струбцин, оттяжек и т. п.;
приварка элементов усиления на сварочных прихватах длиной 20-30 мм и шагом 300-500 мм;
сварка концевых участков, включающих в работу элементы усиления;
наложение связывающих швов, обеспечивающих совместную работу усиливаемого стержня и элементов усиления.
При усилении путем увеличения сечений двух или более элементов (пролетов) статически неопределимых конструкций (рам, неразрезных балок и т. п.) вначале следует присоединить элементы усиления ко всем усиливаемым стержням системы на сварочных прихватках и лишь затем приступать к сварке концевых участков и связующих швов. Сварку швов усиливаемых стержней следует выполнять последовательно, начиная с наименее нагруженного стержня (пролета) конструкции
Усиление сварных соединений путем увеличения длины сварных швов (кроме поперечных) может выполняться под нагрузками, при которых напряжения в существующих швах не превышают их расчетного сопротивления, и в металле соединяемых конструкций - значений b0, приведенных в разд. 3. Прочность сварных соединений повышается при этом пропорционально увеличению площади сечения швов.
Увеличивать длину рабочих швов в сварных соединениях следует электродами диаметром не более 4 мм на сварочном токе, не превышающем 220 А, со скоростью, обеспечивающей за один проход шов толщиной (катетом) не более 4 мм. В случае необходимости выполнения швов толщиной (катетом) более 4 мм их наплавляют дополнительными слоями по 2 мм до требуемой толщины.
Тип электрода для сварки рекомендуется применять по табл. 55 СНиП II-23-81*. Сварку каждого последующего шва разрешается производить только после полного охлаждения ранее выполненного шва до температуры, не превышающей 100 °С. Сварку спокойной и полуспокойной стали производят при температуре окружающего воздуха не ниже минус 15°С - для толщин до 30 мм и не более 0°С - для толщин св. 30 мм. Сварка кипящей стали производится при температуре более 5°С
При двусторонних схемах увеличения сечений вначале следует приваривать элементы усиления, расположенные со стороны растянутых волокон, затем - со стороны сжатых. Знак напряжений (растяжение, сжатие) при переменном на участке усиления эпюре моментов определяется по сечению с наибольшим по абсолютной величине значением изгибающего момента. При наличии заделки на одном из концов стержня приварку растянутых элементов усиления следует начинать от противоположного конца элемента к заделке, для сжатых элементов - обратное направление.
При двусторонних схемах усиления балок вначале рекомендуется приваривать нижний (растянутый) элемент усиления, затем верхний.
В момент усиления должны быть исключены все подвижные нагрузки, передающие на усиливаемые конструкции удары и вибрации.
Кращого використовування міцнісних властивостей металу при однобічному підсиленні можна досягнути шляхом застосування звареного тавра як підсилюючого елемента.
Розміри поперечного перерізу тавра слід визначати із умови досягнення в балці і таврі максимальних напружень, значення яких дорівнюють відповідним розрахунковим опорам металу балки і тавра. Ця умова буде виконуватися (за умови попереднього розвантаження балки) при висоті тавра:
де z - величина зміщення центра ваги перерізу балки.
Величину z можна визначати шляхом розв'язування рівняння моменту, який припадає на полиці балки і тавра, тобто із умови рівності зовнішнього моменту, що припадає на полиці, і суми моментів внутрішніх сил цих полиць у граничному стані (спільна умова для зварного та прокатного таврів). При відомому значенні z потрібна площа полиці тавра визначається за формулою: при Ryr = Ryo.
З точки зору витрат сталі на підсилення головної балки, зварний тавр буде ефективнішим за рахунок можливості варіювання розмірами полиці зварного тавра, яка буде сприймати основну частину зусиль від згинального момента.
)
1
(
+
=
c
w
w
f
w
r
w
wk
R
k
N
T
l
g
g
b
a