2. Расчет усиления стальных балок методом увеличения сечения по критерию краевой текучести

Расчёт на прочность балок по критерию краевой текучести (КТ) выполняется по формуле

,

где ;момент сопротивления усиленного сечения; для конструкцийI группы ; для конструкцийII и III групп

Пример 2.2. Расчёт усиления составной сварной балки по критерию краевой текучести

Требуется проверить несущую способность однопролётной составной сварной балки на новые нагрузки, увеличенные после реконструкции, и при необходимости запроектировать усиление.

Рис. 52. Сечение балки

Исходные данные. Пролёт балки 10 м, марка стали ВСт3пс6 (С245) R_y = 240 МПа, интенсивность расчётной нагрузки: постоянной g = 30 кН/м, временной нагрузки до и после реконструкции соответственно: p₁ = 65 кН/м и р₂ = 90 кН/м. Размеры сечения балки см. на рис. 52.

Определяем геометрические характеристики сечения:

По условию работы балка относится к III группе по норме допустимых предельных пластических деформаций и поэтому может быть рассчитана по критерию КТ.

Максимальный изгибающий момент и перерезывающая сила на опоре:

; .

Проверка прочности в середине пролёта:

Необходимо балку усилить.

Проверка касательных напряжений на опоре выполняется:

Рис. 53. Сечение балки после усиления

Усиление выполняется увеличением сечения по схеме на рис. 53.

Элементы усиления принимаем из листовой стали С245. Так как расчётное сопротивление в зависимости от толщины листа изменяется от 230 до 240 МПа, принимаем R_y = 230 МПа и вычисляем требуемый момент сопротивления

.

Требуемый момент инерции сечения балки

.

Требуемый момент инерции элементов усиления

Требуемая площадь листов усиления поясов (приближённо)

.

Из условия выполнения нижних сварных швов крепления листа к нижнему поясу балки принимаем ширину листа b = 320мм, тогда требуемая толщина листа усиления

Принимаем по сортаменту

Верхнюю полку усиливаем двумя полосами с площадью сечения

.

Для определения положения нового центра тяжести сечения вычисляем расстояние Δy между осями инерции Х₀ и Х₁ (рис. 53)

,

где S_0н и S_0в – статические моменты сечений усиления нижнего и верхнего поясов балки относительно оси Х₀. Момент инерции усиленного сечения

Максимальное напряжение

,

что меньше .

Для конструкций II и III групп . Проверка прочности выполняется.

3. Признаки предаварийного состояния железобетонных конструкций

К признакам, характеризующим предаварийное состояние железобетонных конструкций, относятся:

• уменьшение прочности бетона сжатой зоны более чем на 40 % (рис. 2.1, а);

• отслоение защитного слоя и продольные трещины вдоль рабочей арматуры в зоне ее анкеровки с явными признаками коррозии арматуры (рис. 2.1, б);

• разрывы отдельных стержней и уменьшение в результате коррозии поперечного сечения рабочей продольной арматуры в растянутой зоне на 50 % и более (рис. 2.1, в);

• пропитка нефтепродуктами в зоне анкеровки рабочей арматуры, снижающая ее сцепление с бетоном (рис. 2.1, г);

• разрывы отдельных стержней рабочей поперечной арматуры; в зоне среза наклонные трещины, пересекающие растянутую и сжатую зоны (рис. 2.1, д);

• в пролете конструкции нормальные трещины с разветвленными концами (рис. 2.1, е);

• трещины раскрытием свыше 0,5 мм и признаки разрушения сжатой зоны элементов (рис. 2.1, ж);

• деформации закладных деталей с расстройством стыков, уменьшенная против требований норм площадь опирания сборных конструкций (рис. 2.1, з);

• выпучивание сжатой арматуры с признаками разрушения бетона сжатой зоны (рис. 2.1, и);

• значительные (более 1/50 пролета) прогибы изгибаемых элементов при наличии трещин в растянутой зоне с раскрытием более 0,5 мм (рис. 2.1, к).

Рис. 2.1.