16.2 Способы увеличения несущей способности конструкций каркаса и усиления их элементов

По условиям производства работ возможны усиления:

а) под нагрузкой с частичной разгрузной конструкций на время усиления (в т.ч. как частный случай – освобождение от всей нагрузки). Частичная разгрузка – временное ослабление элементов и соединений, воспринимающих большие усилия. Способы разгрузки зависят от конкретных стоек с домкратами, подмостей на мостовом кране с домкратами; для колонн – с помощью стоек внутри и вне здания; для подкрановых конструкций – путем ограничения движения мостовых кранов.

Способы разгрузки обосновываются расчетом.

б) по конструктивному признаку подразделяются на три вида: усиление с изменением статической схемы или мест передачи нагрузок; усиление с изменением сечения элементов и комбинированный метод (комбинация первых двух видов).

Выбор способа изменения статической схемы требует анализа вариантов, так: для ферм эффективен способ усиления шпренгелем – при большом расстоянии между низом фермы и краном; затяжка на уровне нижнего пояса; для усиления верхнего пояса устраивают шпренгели; установка вертикальных связей по всей длине цеха и т.д.; для колонн – используются дополнительные стойки, устройство дополнительных связей по нижнему поясу фермы; для подкрановых балок – установка дополнительных элементов, превращающие балки в неразрезные, стоек, устройство шпренгелей и др. (в т.ч. все способы преднапряжения и регулирования усилий).

При усилении путем изменения сечения элементов используются листы, уголки, круглая сталь, сварка и высокопрочные болты.

В проекте усиления указывается последовательность с способ сварки.

16.3 Особенности расчета мк каркаса при усилении

При изменении статической схемы расчет конструкций проводится по стадиям усиления и работы под нагрузкой.

Конструкции и их соединения, площадь которых увеличивается при полной разгрузке рассчитываются на все виды напряженного состояния по формулам для не усиленных элементов и сварных швов.

В клепаных конструкциях, чтобы напряжения в старом и добавленном металле выровнялись, нужно присоединение нового металла в узлах рассчитывать на усилие, превышающее его несущую способность на 25 %.

Растянутые элементы рассчитываются с учетом полной площади сечения после усиления как новые, т.к. напряжения в предельном состоянии выравниваются.

При динамической нагрузке такие стержни проверяются по краевой текучести старого сечения

(N – N₀)/A_n+N₀/A_n0  R_y_c, (16.1)

где N – расчетная продольная сила;

N₀ – продольная сила в стержне во время усиления;

А_n – площадь сечения нетто после усиления;

A_n0 – то же, до усиления.

Усиление сжатого стержня под нагрузкой возможно при условных напряжениях N₀/ A в нем на 20-30% меньших расчетного сопротивления стали. Проверка устойчивости и прочности сжатых, внецентренно сжатых и сжатоизогнутых элементов выполняется по формулам не усиленных элементов с учетом новых геометрических характеристик и фактических эксцентриситетов.

Изгибаемые элементы проверяют с учетом геометрических характеристик после усиления по краевой текучести, т.е. без учета пластической работы. При усилении с помощью сварки часть существующего шва расплавляется и не воспринимает усилие, а наибольшее ослабление шва будет, когда зона термического влияния всей длиной войдет на сварной шов.

В связи с этим на стадии усиления расчет сварных угловых швов производится по формулам:

N₀/_wk_w(_w-a)  R_wf  _wc_c ; N₀/_c k_w(_w-a)  R_wf  _wc_c , (16.2)

где N₀ – усилие, передающееся на один шов во время усиления;

а – длина зоны термического влияния (при увеличении катета шва с 6 до 8 мм – 30 мм; с 10 до 12 мм – 50 мм).

Несущая способность шва, усиленного под нагрузкой наплавкой катета, ниже, чем шва той же площади, но выполненного без нагрузки. Поэтому при расчете усиленных швов на полное усилие вводится коэффициент условий работы, равный 0.9.

Сварные швы, усиленные путем увеличения длины, рассчитываются как новые с длиной после усиления.

Расчет высокопрочных болтов не отличается от расчета в не усиленных конструкциях.

список литературы

1. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции. Учебник для вузов. Изд. – 6-е.- М: Стройиздат, 1985-560с.

2. Ведеников Г.С. и др. Металлические конструкции. Учебник для вузов. Изд. – 7-е.- М: Стройиздат, 1998-760с.

3. Металлические конструкции в 3т. т1.1. Общая часть (Справочник проектировщика)/под общ. ред. В.В. Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова) – М.: Изд-во АСВ, 1998-576с.

4. СНиП 2.03.06-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. - М: Стройиздат, 1988-34с.

5. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. - М: ЦИТП. Госстроя СССР, 1990-94с.

6. СНиП 2.03.06-85. Алюминиевые конструкции. Нормы проектирования. - М: Стройиздат, 1986-47с.