- •Нацыянальны комплекс нарматыўна-тэхнiчных дакументаў у будаўнiцтве дапаможнiк да будаўнiчых нормаў I правiлаў
- •Предисловие
- •Содержание
- •Усиление стальных конструкций узмацненне стальных канструкцый
- •Область применения
- •2 Нормативные ссылки
- •3 Обозначения
- •4 Общие положения по проектированию усиления стальных конструкций зданий и сооружений
- •Окончание таблицы 4.1
- •5 Технические и технологические требования к конструкциям усиления
- •6 Усиление конструкций путем изменения конструктивной схемы
- •6.1 Общие положения
- •6.2 Подведение дополнительных опор, подкосов и подвесок
- •6.3 Постановка дополнительных связей, распределительных систем и распорок
- •6.4 Превращение статически определимых систем в статически неопределимые созданием жестких узлов
- •6.5 Введение новых стержневых систем для изменения статической схемы конструкции
- •6.6 Включение в совместную работу с фермами светоаэрационных фонарей, введение дополнительных элементов
- •6.7 Основные положения по расчету усилений конструкций изменением конструктивной схемы
- •6.8 Примеры расчета усилений конструкций путем изменения конструктивной схемы
- •Пример 6.2
- •Пример 6.3
- •Пример 6.4
- •Пример 6.5
- •Пример 6.6
- •Пример 6.7
- •Пример 6.8
- •7 Усиление соединений конструкций
- •7.1 Сварные соединения
- •7.2 Устранение дефектов сварных соединений
- •Продолжение таблицы 7.1
- •Окончание таблицы 7.1
- •7.3 Усиление соединений со стыковыми швами
- •7.4 Усиление соединений с угловыми швами
- •1, 2, 3, 4 — Порядок выполнения сварных швов
- •7.5 Конструктивные и технологические требования при усилении сварных соединений
- •7.6 Заклепочные и болтовые соединения
- •7.7 Примеры расчета усилений соединений конструкций
- •8 Устранение дефектов и повреждений стальных конструкций
- •Продолжение таблицы 8.1
- •Продолжение таблицы 8.1
- •Продолжение таблицы 8.1
- •Продолжение таблицы 8.1
- •Окончание таблицы 8.1
- •1, 2, 3, 4 — Последовательность варки вставки
- •9 Усиление конструкций путем увеличения сечения
- •9.1 Общие положения
- •9.2 Расчет усиления центрально-растянутых и центрально-сжатых элементов на прочность и устойчивость
- •9.3 Расчет усилений внецентренно-нагруженных элементов на прочность и устойчивость
- •9.4 Расчет усиления изгибаемых элементов
- •9.5 Расчет присоединения элементов усиления
- •9.6 Требования к технологии выполнения работ по усилению конструкций путем увеличения сечения
- •9.7 Примеры расчета усилений конструкций путем увеличения сечения
- •Приложение а
- •Данные из ранее действовавших государственных стандартов и технических условий на сталь
- •Окончание таблицы а.1
- •Продолжение таблицы а.2
- •Окончание таблицы а.2
- •Приложение б
- •Определение уровня начального нагружения в центрально- и внецентренно-сжатых элементах
- •Определение деформаций, возникающих при прижатии и сварке элементов усиления
9.2 Расчет усиления центрально-растянутых и центрально-сжатых элементов на прочность и устойчивость
9.2.1 Центрально-растянутыми и центрально-сжатыми элементами, подлежащими усилению в процессе обследования или реконструкции, являются стержни стропильных и подстропильных ферм, структур, связей, стоек балочных площадок и других конструкций. При усилении таких элементов необходимо стремиться к сохранению положения центра тяжести сечения после усиления. На рисунке 9.2 приведены наиболее распространенные схемы усиления таких сечений.
9.2.2 Крепление дополнительных элементов усиления для конструкций, работающих в условиях низких температур или в агрессивных средах, а также на циклические и динамические нагрузки, производится только сплошными швами или болтами. В остальных случаях допускается применение прерывистых швов. Для элементов, работающих на растяжение, расстояние в свету между швами (шпонками) должно быть не более 80imin, а для сжатых элементов — 40imin, где imin — минимальное значение радиуса инерции усиливаемого или дополнительного элемента.
9.2.3 Проверка прочности стержней, усиленных под нагрузкой и работающих в упругой стадии, является условной, так как наличие начальных эксцентриситетов и сварочных напряжений предопределяют упругопластичную работу усиленного элемента.
При симметричном усилении проверку прочности центрально-растянутых и центрально-сжатых элементов выполняют по формуле
N/Atotn RycN, (9.7)
где N — расчетное усилие в элементе, МН,
N = N0 + Nд,
здесь N0 — начальное усилие, МН;
Nд — дополнительное усилие, действующее на стержень после усиления, МН;
Atotn — площадь сечения усиленного стержня нетто, м2;
Ry — меньшее из значений расчетного сопротивления стали усиливаемого элемента Ry0d
(d определяется по 9.1.10) и элементов усиления Ryr, МПа;
N — дополнительный коэффициент надежности, учитывающий особенности напряженного состояния,
N = 0,95 — при усилении без сварки;
N = 0,95 – 0,250 — при усилении сжатых стержней с помощью сварки (0 определяется по 9.1.10);
N = 0,95 — при усилении растянутых стержней с помощью сварки.
При несимметричном усилении проверку прочности центрально-растянутых и центрально-сжатых элементов производят по формуле
(9.8)
где Мх = Nдex и My = Nдey — дополнительные изгибающие моменты в элементе, МН·м, за счет смещения центров тяжести сечений усиливаемого и усиленного стержней ex = ex, ey = ey, м;
x и y — соответственно расстояния от центра тяжести усиленного сечения до наиболее напряженной точки сечения, м;
Ixtotn , Iytotn — моменты инерции сечения усиленного стержня нетто, м4;
M — дополнительный коэффициент надежности, учитывающий способ выполнения усиления,
М = 0,95 для 1 класса конструкций, М = 1 для остальных классов. При N/(AtotnRy) 0,6 значение M = N.
.
1 — усиливаемый стержень; 2 — элемент усиления; 3 — соединительная планка
Рисунок 9.2 — Усиление центрально-сжатых стержней методом увеличения сечения
9.2.4 Расчет на устойчивость симметрично усиленных сжатых стержней ферм и сплошностенчатых стоек производится по формуле
(9.9)
где — коэффициент продольного изгиба, принимаемый по таблице 72 СНиП II-23 с учетом изменившихся характеристик сечения усиленного стержня;
Аtot — площадь сечения усиленного стержня брутто, м2;
Аtot = Аef + Аr,
здесь Аef — площадь сечения усиливаемого элемента, м2;
Аr — площадь сечения дополнительных элементов усиления, м2;
— осредненное значение расчетного сопротивления стали, МПа;
c — коэффициент условия paбoты, c ≤ 0,9 (см. 9.1.14).
Если элементы усиления выполняются из одинаковой или близкой по прочности стали к усиливаемому элементу (1 1,15, где = Ryr /(Ry0d)), то значение допускается принимать равным Ry0d.
При 1,15 значение определяют по формуле
(9.10)
где k1 и k2 — коэффициенты, учитывающие соотношение прочностных и геометрических характеристик усиливаемого и усиленного стержней:
k1 = – · ( – 1);
k2 = – · ( – 1),
здесь Ief и Itot — моменты инерции сечения усиливаемого и усиленного стержня, м4.
При несимметричном усилении центрально-сжатых стержней возникают дополнительные изгибающие моменты от смещения центра тяжести сечения относительно оси действия продольной силы (рисунок 9.4а). Поэтому расчет на устойчивость усиленного стержня производится как для внецентренно-сжатых стержней согласно 9.3.3. Значение эксцентриситета продольной силы е, м, относительно центра тяжести усиленного сечения принимают равным
e = e,
где e — смещение центра тяжести сечения после усиления, м.