- •Тема 15. Усиление металлических конструкций
- •Тема 17. Усиление оснований и фундаментов
- •17.4. Расчет основания фундаментов, усиленных уширением подошвы
- •17.5. Усиление фундаментов увеличением их глубины заложения
- •Усиление сопряжений элементов каменных конструкций
- •Повышение пространственной жесткости каменных зданий
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •Пример 6
- •Пример 7
- •Пример 8
- •Пример 9
- •Пример 10
- •Пример 11
- •Пример 12
Пример 6
На опорный раскос стропильной фермы, состоящий из двух уголков 125 ´ 8, действует сжимающая сила N 0 = 300 кН. Материал конструкций имеет расчетное сопротивление 240 МПа. Расчетная длина стержня lx = ly = 4,2 м. Класс конструкций по п. 4.8 - третий.
Требуется проверить возможность эксплуатации элемента при увеличении усилия в нем с 300 до 550 кН.
Характеристики основного сечения: А0 = 39,4 см2; Ixo = 588 см4; Wo 1 = 175 см3; Wo 2 = = 64,4 см3; iox = 3,87 см; r 1 x = 4,44 см; r 2 x = 1,63 см.
Рис. 4. К расчету ( пример 6)
Гибкость l xo = 420/3,87 = 108,5; j = 0,488.
Проверка 550/(0,488 39,4) = 28,6 кН/см2 = 286 МПа > 240 МПа указывает на необходимость усиления, которое выполняем по схеме рис. 4.
Определим расчетную величину начального прогиба стержня. Расчетное значение случайного относительного эксцентриситета при l ox = 108,5, т ox = 0,22.
Эйлерова сила
кН.
Случайный эксцентриситет и прогиб положительного направления е x = 0,22 × 1,63 ´ 10-2 = 0,358 × 10-2 м; м.
Случайный эксцентриситет и прогиб отрицательного направления еч = 0,22(-4,44 ´ 10-2) = -0,98 × 10-2 м; м.
Проверка возможности усиления стержня при действии продольного сжимающего усилия, действующего во время работ по усилению N 1 = 300 кН:
по прочности при случайном эксцентриситете положительного направления
=106,04 МПа < 0,8 × 240 = 192 МПа;
при случайном эксцентриситете отрицательного направления:
=106,04 МПа < 0,8 × 240 = 192 МПа;
по условию устойчивости
МПа < 0,8 × 240 = 192 МПа.
Поскольку b 0 = 106,34/240 = 0,44 < 0,8, то по п. 4.12 можно выполнять усиление без разгрузки.
Характеристики сечения после усиления
м2;
м4;
м;
; ; м3;
м; м3;
м.
Определим прогиб стержня после присоединения элементов усиления:
при положительном случайном эксцентриситете
=0,127 × 10-2 м;
при отрицательном случайном эксцентриситете
м.
Расчет сварных швов на воздействие условной поперечной силы кН.
Статический момент элемента усиления относительно нейтральной оси: Sxr = 13,8 × 10-4 × 2,78 × 10-2 = 38,36 × 10-6 м3.
Максимальный шаг шпоночного шва tmax = 40 iyo = 40 × 1,98 × 10-2 = 79,2 × 10-2 м.
Принимаем kf = 4 мм, t = 0,6 м. Сварка производится электродами Э42; Rwt = 180 МПа.
Расчет непрерывных участков шпоночных швов осуществляется на сдвигающее усилие
кН.
Минимальная длина участков шпоночного шва
м.
Длину участков шпоночных швов принимаем 5 см. Концевые швы элементов усиления принимаем с катетом kf = 6 мм. Нормальное усилие, передаваемое на элемент усиления
кН.
Длина концевых швов
м.
Длину швов принимаем 6 см.
Определяем остаточный сварочный прогиб элемента
;
; a = 5/60 = 0,083;
см 2 = 0,64 × 10-6 м 2 .
Коэффициент, учитывающий начальное напряженно-деформированное состояние элемента и схему его усиления
где - коэффициент, характеризующий уровень начальных напряжений в зоне i -го шва.
Напряжения в зоне нижних швов при случайном эксцентриситете:
положительного направления
МПа;
отрицательного направления
МПа;
Напряжения в зоне верхних швов при случайном эксцентриситете:
положительного направления
МПа;
отрицательного направления
МПа;
Остаточный сварочный прогиб при случайном эксцентриситете:
положительного направления
МПа; ; ;
МПа; ; ;
м;
отрицательного направления
МПа; ; ;
МПа; ; ;
м;
Расчетный эквивалентный эксцентриситет ef = e + f * + kwfw ; при случайном эксцентриситете:
положительного направления м; м;
отрицательного направления м; м;
Проверка устойчивости усиленного стержня в плоскости изгиба при случайном эксцентриситете:
положительного направления
; ;
;
; ;
отрицательного направления
; ;
; ; МПа.