
- •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
9.3 Расчет усилений внецентренно-нагруженных элементов на прочность и устойчивость
9.3.1 К внецентренно-сжатым и внецентренно-растянутым конструкциям относят колонны зданий и сооружений, стойки различных рабочих площадок, ригели рам, куполов, арок и др.
При усилении таких конструкций путем изменения сечения необходимо увеличивать одновременно их площадь сечения и момент инерции. Причем необходимо использовать такие способы усиления, которые приводили бы к уменьшению эксцентриситета продольной силы или по меньшей мере не увеличивали его значение. Это достигается, как правило, несимметричным усилением. Наиболее характерные типы усилений колонн и стоек приведены на рисунке 9.3. Крепление элементов усиления выполняется аналогично 9.2.2.
1 — усиливаемый стержень; 2 — элемент усиления
Рисунок 9.3 — Усиление внецентренно-сжатых стержней путем увеличения сечения
9.3.2 Проверку прочности внецентренно-сжатых и внецентренно-растянутых элементов, усиленных путем увеличения сечения следует выполнять по формуле
(9.11)
где N, Mx, My—соответственно расчетное значение продольной силы, МН, и расчетные значения изгибающих моментов, МH·м;
x и y —координаты наиболее нагруженной точки сечения, м;
Ry— то же, что в 9.2.3;
M —дополнительный коэффициент надежности, учитывающий способ выполнения усиления,
M = 0,95 для 1 класса конструкций, M = 1 — в остальных случаях. При N/Atotn 0,6Ry0 M = N, Nопределяется по 9.2.3.
При несимметричных усилениях при проверке прочности по формуле (9.11) должны быть учтены дополнительные моменты вследствие смещения центров тяжести усиливаемого и усиленного элементов по 9.2.3.
9.3.3 Устойчивость внецентренно-сжатых стержней сплошного сечения в плоскости действия моментов производится по формуле
(9.12)
где c —коэффициент условияpaбoты,c ≤ 0,9 (см. 9.1.14);
e
—коэффициент, определяемый по
таблице 74 СНиП II-23 в зависимости от
условной гибкости усиленного элементаи приведенного относительного
эксцентриситета продольной силыmef
= mf,
здесь —коэффициент влияния формы сечения, принимаемый по таблице 73 СНиП II-23;
mf— относительный эксцентриситет определяют по формуле
mf = efAtot / Wtotc, (9.13)
где Wtotc— момент сопротивления сечения для наиболее сжатого волокна, м3;
ef— эквивалентный эксцентриситет, м, определяют по формуле
ef = e + f* + fwkw, (9.14)
здесь e —эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести усиленного сечения, м; e = e0 – e (рисунок 9.4б) или е = е0 + е (рисунок 9.4в)
эксцентриситет е0 = M0 / N0;
e —смещение центра тяжести сечения после усиления, м;
kw = 0,5, если напряжения при сварке являются разгружающими,
kw = 1 — в остальных случаях.
1 — усиливаемый стержень; 2 — элемент усиления
Рисунок 9.4 — К определению эксцентриситета продольной силы:
а — центрально-сжатого стержня при несимметричном усилении;
б, в — внецентренно-сжатых элементов при положительном и отрицательном значении эксцентриситета
Дополнительные деформации стержня f*, м, возникающие при присоединении (прижатии) элементов усиления, определяют по формуле
(9.15)
где f0 —начальный прогиб усиливаемого элемента, м, принимаемый равным большему из значений: фактическому прогибу, определенному при обследовании; начальному прогибу, определенному по 9.1.10 при расчетах на устойчивость от расчетных нагрузок и при расчетах на деформативность — от нормативных нагрузок;
Ir— сумма моментов инерции элементов усиления, присоединяемых одновременно, относительно их собственных осей, еслиIr < 0,1Ief, тоf * = f0;
N —коэффициент, учитывающий влияние продольной силы,
здесь N0э — эйлерова сила для усиливаемого стержня,
где l0 —расчетная длина стержня, м.
Дополнительное искривление стержня fw, м, возникающее вследствие приварки элементов усиления, определяют по формуле
(9.16)
где —гибкость усиленного стержня в плоскости изгиба, = l0/i;
Itot —момент инерции усиленного сечения в плоскости изгиба;
Аtot —площадь сечения усиленного элемента брутто, м2;
остальные обозначения приняты по 9.4.9.
Алгоритм определения деформаций, возникающих при прижатии и сварке элементов усиления приведен в приложении В.
9.3.4 Проверку устойчивости усиленных внецентренно-сжатых элементов из плоскости действия моментов выполняют в соответствии с 5.30 СНиП II-23, причем при изгибе элемента в плоскости наибольшей жесткости (Ix > Iy) при определении эквивалентного эксцентриситета по формуле (9.14) значения f* и fw учитываются только тогда, когда они увеличивают расчетное значение ef.
9.3.5 Если отмечается высокий уровень начального нагружения в процессе усиления (0 0,6), то при проверке устойчивости элемента по формуле (9.12) значение N заменяется на N0, эквивалентный эксцентриситет определяется по формуле (9.14) при kw = 2, а сварочный прогиб принимается со знаком, который увеличивает расчетное значение еf.
9.3.6 Проверку устойчивости сплошностенчатых стержней, подверженных сжатию и изгибу в двух главных плоскостях, следует выполнять в соответствии с 5.34 СНиП II-23, при этом значения mx и my определяются по формуле (9.13), а прогибы f* и fw учитываются тогда, когда они увеличивают расчетное значение эквивалентных эксцентриситетов.
9.3.7 Расчет на устойчивость усиленных внецентренно-сжатых стержней сквозного сечения с решетками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле
(9.17)
где Аtot— площадь поперечного сечения усиленных ветвей колонны брутто, м2.
е
— коэффициент
снижения несущей способности сечения
колонны следует принимать по таблице
75СНиП II-23 в зависимости от условной
приведенной гибкостии относительного эксцентриситетаmf,определяемых по формулам:
(9.18)
(9.19)
где y —гибкость усиленного стержня относительно оси, перпендикулярной плоскости изгиба;
1 —коэффициент, определяемый по таблице 7 СНиП II-23;
Ad —площадь усиленного сечения раскосов (при крестовой схеме решетки —двух раскосов), лежащих в плоскости изгиба, м2;
ac —расстояние от оси усиленного сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви, м;
ef —расчетный эксцентриситет продольной силы, м,
ef = M/N +kwfw ,
здесь М —изгибающий момент с учетом смещения центра тяжести усиленного сечения, кН·м.
fw —остаточный сварочный прогиб сквозного стержня, м;
kw— то же, что в 9.3.3;
вет
— коэффициент снижения несущей
способности отдельной ветви следует
определять по таблице 74 СНиП II-23 в
зависимости от условной гибкости
усиленного сечения ветви
и приведенного относительного
эксцентриситета
вычисляемых по формулам:
(9.20)
(9.21)
где lвет — расстояние между узлами решетки, м;
iвет— радиус инерции сечения усиленной ветви относительно оси, перпендикулярной плоскости изгиба, м.
9.3.8 Ветви сквозных стержней следует дополнительно проверить на устойчивость как внецентренно сжатые стержни сплошного сечения с учетом начальных и сварочных деформаций. Продольные силы в ветвях внецентренно-сжатого стержня определяются по указаниям 5.33 СНиП II-23.