Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

тановить класс прочности болтов, то их расчетные сопротивления прини- мают равными:

– на растяжение – Rbt =150 МПа ,

–на срез – Rbs =160 МПа .

6.3. Поверочные расчеты металлических конструкций

Поверочные расчеты стальных элементов эксплуатируемых конст- рукций производятся в соответствии с [11].

6.3.1. Учет ослабления сечения и искривления элементов

Поверочные расчеты элементов, имеющих ослабления в виде выре- зов, подрезов, следует проводить по площади netto с учетом эксцентриси- тетов от смещения центра тяжести ослабленного сечения относительно центра тяжести первоначального сечения.

Для элементов с известными геометрическими характеристиками первоначального сечения целесообразно применять условие прочности

го сечения.

Поверочные расчеты сжатых сплошностенчатых элементов металли- ческих конструкций, имеющих общее искривление, производятся как вне-

81

центренно сжатых. Эксцентриситет e сжимающего усилия в предельном состоянии от искривления определяют умножением стрелки искривления стержня fo в ненагруженном состоянии на коэффициент перехода k от максимальной стрелки к эквивалентному эксцентриситету [15], (рис. 6.3).

mef – приведенный относительный эксцентриситет для определения коэф-

фициента продольного изгиба ϕe внецентренно сжатых элементов. Если усилие No′ в элементе в момент замера стрелки определить невозможно,

допускается принимать ψo = 1.

82

6.3.2. Поверочный расчет на хрупкую прочность

При исследовании разрушенных конструкций или опытных образцов необходимо установить характер разрушения основного металла, сварных швов, болтов и заклепок (пластический, хрупко-пластический или хрупкий).

К особенностям пластического разрушения относятся длительность процесса разрушения, наличие «шейки» и матовый, волокнистый излом. При хрупко-пластическом разрушении имеется небольшая «шейка», на из- ломе прослеживается две области: наружная – имеет матовый, волокни- стый вид, внутренняя – блестящий кристаллический вид. Хрупкое разру- шение происходит мгновенно без образования «шейки» при напряжениях намного меньших предела текучести, излом имеет блестящий кристалли- ческий вид.

Одним из основных факторов, вызывающих переход стали в хрупкое состояние, является воздействие отрицательных температур. При пониже- нии температуры происходит уменьшение показателя ударной вязкости (рис. 6.4). Для характеристики хладостойкости для каждой стали установ- лен порог хладостойкости (температура, при которой ударная вязкость

Рис. 6.4. Зависимость ударной вязкости от температуры (для малоуглеродистой стали)

Значение порога хладостойкости стали зависит от ряда факторов:

–способа выплавки (более хладостойки – мартеновские и кисло- родно-конверторные, менее хладостойки – электростали (бессемеровские);

–степени раскисления (менее хладостойкая – кипящая, более хла- достойкая – спокойная);

–толщины металлопроката (чем толще прокат, тем менее хладостоек);

–наличия термообработки (закаленные стали более хладостойки).

83

Концентраторы местных напряжений (особенно, расположенные перпендикулярно к направлению растягивающих напряжений) способству- ют хрупкому разрушению стали. В процессе обследования таким участкам необходимо уделять особое внимание. Хрупкая трещина возникает при дей- ствии растягивающих напряжений в местах резкой концентрации напряже- ний в стальных элементах толщиной более 6…7 мм. Примеры концентрато- ров напряжений в сварных конструкциях приведены на рис. 6.5.

К

б

в

К

К

Рис. 6.5. Стыки сварных конструкций с концентраторами местных напряжений: а, б – с концентраторами; в – рекомендуемый

Поверочный расчет на хрупкую прочность для центрально и внецен- тренно растянутых элементов, обладающих пониженной хладостойкостью производится из условия

84

циент надежности по материалу при расчете по временному сопротивле- нию; T – температура эксплуатации (средняя температура наиболее хо- лодной пятидневки); Tcr – критическая температура хрупкости, опреде- ляемая толщиной элемента и модификацией конструктивной формы.

Для элементов, имеющих коррозионный износ с потерей более 25 % площади поперечного сечения или остаточную после коррозии толщину 5 мм и менее, снижение сопротивляемости хрупкому разрушению учитывается в

ределяется линейной интерполяцией в соответствии с расчетным сопро-

Если условия (6.6), (6.7) не выполняются, дальнейшая эксплуатация конструкции без специальных мероприятий не допускается.

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите основные особенности обследования металлических конструкций.

2.Приведите примеры характерных дефектов изготовления металлических конструкций.

3.Назовите основные дефекты сварных швов металлических конструкций.

4.Приведите примеры характерных повреждений металлических конструкций, полученных при их монтаже или эксплуатации.

5.Как классифицируются металлические конструкции эксплуатируемых зда- ний и сооружений по категориям состояния?

6.Как отбираются образцы металла для лабораторных испытаний?

7.В каких случаях при отсутствии рабочих чертежей допускается не произво- дить испытания металла конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений?

8.Как определяется нормативное значение предела текучести или временного сопротивления металла конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений?

9.Изложите методику поверочных расчетов для элементов с известными гео- метрическими характеристиками первоначального сечения и вырезами с использовани- ем компенсирующих добавок.

10.Изложите алгоритм поверочных расчетов сжатых сплошностенчатых эле- ментов металлических конструкций, имеющих общее искривление.

11.Как визуально по излому установить характер разрушения металла?

12.Назовите факторы, способствующие хрупкому разрушению металла.

13.Как производится поверочный расчет на хрупкую прочность для растянутых стальных элементов?

85

Тема 7. ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

7.1. Особенности обследования деревянных конструкций

Деревянные конструкции являются легкими, надежными и долго- вечными. Из них возводятся здания и сооружения различного назначе- ния, в том числе большепролетные конструкции (из клееной древеси- ны). В зданиях старой постройки они встречаются в качестве стропиль- ных элементов чердачной кровли, балочных конструкций перекрытий и покрытий.

В процессе обследования выявляются дефекты и повреждения, сни- жающие прочность, жесткость и долговечность деревянных конструкций:

–трещины (расслоение) деревянных элементов;

–сколы в узловых сопряжениях;

–прогибы, превышающие предельно допустимые;

–следы замачивания элементов;

–наличие гнили и грибковых образований в деревянных элементах;

–ослабление болтовых и гвоздевых соединений.

Основной причиной загнивания и поражения древесины грибками

является повышенная влажность, поэтому при обследовании деревянных конструкций следует особое внимание обращать на их условия эксплуата- ции и выявлять:

–плохо вентилируемые помещения с повышенной влажностью;

–места систематического замачивания деревянных элементов. Причины повреждений определяются путем лабораторного мико-

логического анализа отобранных образцов древесины с грибными обра- зованиями.

Обследование деревянных конструкций в труднодоступных местах производится выборочно после вскрытия полов, подшивки потолков и об- шивки перегородок. Целесообразно вскрытие производить в местах про- хождения водопровода и канализации.

Кроме того, в процессе обследования необходимо обращать внима- ние на состояние металлических соединительных элементов (накладок, болтов, скоб). В случае их значительного повреждения поверочные рас- четы производятся с учетом фактического ослабления сечения соедини- тельных элементов.

86

7.2. Определение расчетных характеристик древесины

Расчетные сопротивления древесины можно установить:

–по сорту, породе и виду напряженного состояния по [9];

–путем испытаний.

Испытания проводятся неразрушающими методами (ультразвуковым методом, методом пластических деформаций – по отпечатку при падении шарика диаметром 25 мм с высоты 0,5 м с использованием градуировоч- ных зависимостей) или с помощью вырезанных образцов на сжатие, рас- тяжение и изгиб.

Расчетное сопротивление древесины вычисляют из нормативного fi,α,k с учетом коэффициента надежности по материалу γm и коэффици-

ента C , учитывающего сортность древесины.

Нормативное сопротивление древесины определяется для чистых от пороков участков при влажности 12 % с учетом статистической изменчи- вости по формуле

где si,α, Si,α – соответственно среднее арифметическое значение предела

прочности, среднее квадратическое отклонение, b – коэффициент учета количества испытаний древесины.

Если испытания древесины производятся при иной влажности, пре- дел прочности σ(i,α)w приводят к пределу прочности древесины влажно-

меньше предела гигроскопичности (W = 30 % );

–s(i,α)12 = σ(i,α)w K1230 – в ином случае, где коэффициент α = 0,05 –

при сжатии вдоль волокон, α = 0,04 – при изгибе; K1230 = 0, 45 – для бука,

сосны, K1230 = 0,55 – для дуба, липы, ольхи, K1230 = 0, 4 – для березы и лист-

венницы.

Расчетное сопротивление древесины для поверочных расчетов, вы- численное по формуле (7.1) по результатам испытаний, не должно превы- шать значений, приведенных в [9].

87

К расчетному сопротивлению древесины конкретного сооружения, установленного по испытаниям или проектным данным, вводят коэффици-

7.3. Поверочные расчеты деревянных конструкций

Поверочные расчеты деревянных элементов производят с примене- нием коэффициентов условий работы, учитывающих влажность древеси- ны, длительность действия нагрузки, высоту сечения более 0,5 м, толщину слоев клееных конструкций, особенность работы гнутых элементов и дру- гое, в соответствии с [9].

Поверочные расчеты эксплуатируемых деревянных элементов сле- дует производить с учетом дефектов и повреждений, ослабляющих попе- речное сечение, из условий:

сечения, расположенные на участке длиной до 0,2 м принимаются совме- щенными в одном сечении);

на сжатие:

− по прочности

− по устойчивости (при l ³ 35 )

где kc – коэффициент продольного изгиба; Ad – расчетная площадь по-

перечного сечения, принимаемая равной:

а) площади сечения brutto Asuр , если ослабления не выходят на кром-

ки и их площадь не превышает 25 %,

б) площади сечения netto Ainf с коэффициентом 4/3, если ослабления не выходят на кромки и площадь ослабления превышает 25 %,

в) площади сечения netto Ainf , если ослабления выходят на кромки.

В случае несимметричного ослабления, выходящего на кромки, рас- чет деревянного элемента производится как внецентренно нагруженного.

88

Для изгибаемых элементов условие прочности имеет вид

Момент сопротивления сечения с ослаблением принимается по сече- нию netto. В случае ослаблений сечений, расположенных на участке до 0,2 м, их также принимают совмещенными в одном сечении.

7.4. Обследование оснований и фундаментов реконструируемых зданий

В результате обследования выявляется состояние грунтов основания

ифундаментов, характер и величины их осадок за период эксплуатации. Сбор исходных данных включает в себя изучение сведений по исто-

рии возведения здания или сооружения, проектной документации, мате- риалов инженерно-геологических изысканий прошлых лет, имеющихся дефектов и повреждений осадочного происхождения в близлежащих строительных объектах, материалов инженерных мероприятий, проводи- мых в пределах площадки или района.

Предварительная оценка состояния оснований и фундаментов произ- водится по состоянию надземных конструкций, по характеру развития оса- док во времени, наличию повреждений, возникших при неравномерной осадке здания.

В процессе предварительного обследования устанавливаются:

–состояние отмостки по периметру здания;

–функционирование дренажной системы, места утечки воды;

–изменения в планировке близлежащей территории, наличие в не- посредственной близости от здания выработок, траншей, а также сооруже- ний, вызывающих дополнительную пригрузку основания (пристройки, на- сыпи и т. д.).

В процессе предварительного обследования намечаются места от- копки шурфов, бурения скважин.

При детальном обследовании основания определяют физико- механические характеристики грунтов полевыми или лабораторными ме- тодами согласно действующим стандартам. Исследованию подлежат грун- ты сжимаемой толщи, находящиеся как в естественном состоянии за пре- делами контура существующего фундамента, так и под его подошвой. В шурфах и скважинах определяют уровень грунтовых вод, степень их аг- рессивности по отношению к материалам подземных конструкций.

89

При сохранившихся материалах инженерно-геологических изыска- ний прошлых лет допускается ограничиваться исследованием физико- механических свойств грунта на уровне подошвы фундамента, если:

–реконструируемое здание относится ко II или III степени ответст- венности;

–не имеет повреждений от неравномерных осадок;

–средняя стабилизированная осадка не превышает 50 % от пре-

дельной.

В процессе обследования фундаментов в шурфах определяют проч- ностные характеристики материала фундамента, наличие дефектов и по- вреждений, а также, при необходимости, физико-механические характери- стики грунтов основания.

В соответствии с [10] в зависимости от цели обследования основания

ифундаментов строительных сооружений виды и объемы работ могут оп- ределяться по табл. 7.1.

90