
- •Нацыянальны комплекс нарматыўна-тэхнiчных дакументаў у будаўнiцтве дапаможнiк да будаўнiчых нормаў I правiлаў
- •Предисловие
- •Содержание
- •Усиление стальных конструкций узмацненне стальных канструкцый
- •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 увеличениясечения
- •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
7.7 Примеры расчета усилений соединений конструкций
Пример 7.1
Растянутый раскос фермы выполнен из 2L90×7 по ГОСТ 8509 (z0 = 2,47 см), сталь С245,Ry0 = 240 МПа. Толщина фасонкиtф = 10 мм, сталь С255. Сварка ручная электродуговая, электроды типа Э42А. Конструкция и размеры узла фермы приведены на рисунке 7.7.
Рисунок 7.7 — Конструкция узла фермы
Усилие Nв раскосе от существующих расчетных нагрузок составляет 330 кН, в том числе:
от постоянной нагрузки Ng= 190 кН;
от временной нагрузки Np= 140 кН.
При реконструкции усилие от расчетных нагрузок увеличивается до N1 = 490 кН.
Расчетное сопротивление срезу по металлу углового шва Rwf = 180 МПа (таблица 56 СНиП II-23). Расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавленияRwz = 0,45Run = 0,45 · 370 = 166,5 МПа (таблица 3 СНиП II-23).
Rwff = 180 · 0,7 = 126 МПа < Rwzz = 166,5 · 1,0 = 166,5 МПа,
где f = 0,7 иz = 1,0 (таблица 34* СНиП II-23).
Определяем усилия от расчетной нагрузки, передающиеся на сварные швы по обушку и перу:
Определяем несущую способность швов по формуле (120) СНиП II-23:
Nш1 = 2 · 0,7 · 0,6 · (20 – 1) · 180 · 0,95 · 1,0 · 10–1 = 272,91 кН > 239,43 кН,
Nш2 = 2 · 0,7 · 0,4 · (14 – 1) · 180 · 0,95 · 1,0 · 10–1 = 124,49 кН > 90,57 кН.
Несущая способность швов на существующие нагрузки обеспечена.
Определяем несущую способность растянутого раскоса из формулы (5) СНиП II-23:
Np = AnRy0c = 2 · 12,28 · 240 · 0,95 · 10–1 = 559,97 кН > N1 = 490 кН.
Несущая способность раскоса достаточна для восприятия проектируемых нагрузок.
Определяем расчетные усилия в швах от проектируемых нагрузок:
Из расчета видно, что несущая способность сварных швов от проектируемых нагрузок не обеспечена.
Определяем требуемые катеты сварных швов по обушку kf1 и перу kf2 при действии на раскос проектируемых нагрузок:
Принимаем катеты усиленных сварных швов: по обушку kf1 = 8 мм и по перуkf2 = 6 мм.
Определяем несущую способность сварных швов при выполнении их усиления наплавкой по обушку с увеличением катета шва с 6 до 8 мм и по перу — с 4 до 6 мм, когда участки сварного шва, разогретые до температуры t > 550 °C, не участвуют в работе (см. 7.4.6—7.4.8):
где f = 0,7;
kf1 = 0,6 см;
kf2 = 0,4 см;
lw1 = 20 – 1 = 19 см;
lw2 = 14 – 1 = 13 см;
Rwf = 180 МПа;
c = 0,95;
D— длина участка шва, см, разогретого до температуры выше 550 °C и не участвующего в работе.
N1 = 2 · 0,7 · 0,6 · (19 – 4) · 180 · 1 · 0,95 · 10–1 = 215,46 кН,
где
0,15 · 1,042· 0,14 · 160/1,02
= 3,63 см4 см,
здесь As = 0,5 · (0,82 – 0,62) = 0,14 см2;
Iсв = 160 A (таблица 7.3).
N2 = 2 · 0,7 · 0,4 · (13 – 3) · 180 · 1 · 0,95 · 10–1 = 95,76 кН,
где D= 0,15 · 1,042· 0,1 · 160/1,02= 2,6 см3 см,
здесь As = 0,5 · (0,62 – 0,42) = 0,1 см2.
Предельное усилие в раскосе определяется как минимальное из следующих величин:
При наплавке швов под нагрузкой усилие в раскосе не должно превышать значения
Nр1 = 296,96 кН < N = 330 кН,
т. е. ферма подлежит частичной разгрузке.
При действии только постоянной нагрузки (отсутствие снега на кровле) усилие в раскосе составляет Ng = 190 кН. В этом случаеNр1 = 296,96 кН > Ng= 190 кН, т. е. производство усиления наплавкой швов допустимо.
Пример 7.2
В результате обследования фермы установлено следующее:
нижний пояс имеет сквозную трещину (разрыв);
сечение пояса 2L125×10 по ГОСТ 8509-86 (Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент), материал — сталь С245 по ГОСТ 27772;
толщина фасонок tф = 14 мм;
расчетное усилие в поясе Nп = 920 кН.
Требуется рассчитать болтовое соединение нижнего пояса на высокопрочных болтах.
Принимаем для соединения высокопрочные болты диаметром 20 мм из стали 40Х «селект» по ГОСТ 4543, Rbun = 1100 Н/мм2 по таблице 61* СНиП II-23.
Расчетное усилие Qbh, кН, которое может быть воспринято одной поверхностью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, определяется по формуле (131)* СНиП II-23:
где Rbh = 0,7Rbun = 0,7 · 1100 = 770 МПа;
b = 0,9;
Abn = 2,45 см2 (таблица 62* СНиП II-23);
μ = 0,35 при очистке металлическими щетками соединяемых поверхностей (таблица 36* СНиП II-23);
h = 1,35 при контроле усилия по моменту закручивания.
В болтовом соединении нижнего пояса (рисунок 7.8) четыре поверхности трения. Тогда несущая способность одного высокопрочного болта равна
Количество болтов по одну сторону стыка
Принимаем шесть болтов.
Определим количество болтов при использовании качественной обработки соединяемых поверхностей. При газопламенном способе обработки поверхностей (при строгом соблюдении правил пожарной безопасности) коэффициент трения μ = 0,42, а при использовании способа регулирования натяжения болтов по углу поворота гайкиh = 1,2.
В этом случае
Количество болтов по одну сторону стыка
Принимаем пять болтов.
Таким образом, использование более качественного способа очистки поверхностей трения не даетсущественного снижения количества болтов.
Контролируемое усилие натяжения болтов
Накладки принимаем из стали С245 по ГОСТ 27772 с Rуr = 240 МПа. Из условия равнопрочности уголков и накладок, принимаем накладки площадью не менее площади сечения уголков (рисунок 7.8).
Выполним проверку прочности сечения, ослабленного отверстием диаметром dот = 23 мм (по 11.14 СНиП II-23).
Определим площадь ослабленного сечения уголков:
An = 24,3 · 2 – 2 · 2,3 · 1 = 48,6 – 4,6 44 см2.
Так как Аn = 44 см2> 0,85А= 0,85 · 48,6 = 41,31 см2, проверку несущей способности ослабленного сечения ведем по площади бруттоА = 48,6 см2:
Несущая способность ослабленного сечения обеспечена.
Рисунок 7.8 — Конструктивное решение болтового соединения нижнего пояса