3. Усиление центрально сжатых стержней

При усилении центрально сжатых стержней необходимо предусмотреть сохранение центровки (совпадение осей) старого и нового сечений.

Площадь сечения элементов усиления определяется из условия требуемой величины разгрузки (снятия напряжений) до значения

(6)

где усилие в стойке в момент усиления;

коэффициент продольного изгиба усиляемого элемента;

коэффициент продольного изгиба усиленного элемента;

площадь сечения усиляемого стержня.

Если после усиления будет приложена дополнительная нагрузка (в усиленном стержне нормальная сила увеличиться на ), то должно соблюдаться условие:

(7)

Тогда

Здесь не учитывается площадь наружной трубы или затяжки предварительно напряженного элемента усиления.

При учете площади наружной трубы (усиление при помощи телескопических труб) усиленный стержень можно догрузить еще на величину, пропорциональную возникающему в нем усилению , которое определяется по формуле:

, (8)

где площадь сечения наружной трубы.

4. Усиление внецентренно сжатых стержней

Проектирование и расчет усилений под эксплутационной нагрузкой производят исходя из условий совместной работы старого и нового сечения. При этом предполагается, что часть напряжений в стойке (колонне) в результате усиления напряжений в стойке (колонне) в результате усиления предвари­тельно напряженными трубами снимается на заданную величи­ну, т. е. напряжение в стойке (колонне) достигает величины , примерно равной заранее рассчитанной:

(9)

где - расчетное усилие (нормальная сила), действующее в стойке (колонне) до и во время усиления;

- площадь сечения металла усиления (трубы);

- то же металла усиливаемой стойки (колонны);

- модуль деформативности стойки (ко­лонны) в конструкции;

- модуль упру­гости металла усиления (трубы);

- общий коэффициент понижения расчетного сопротивления при внецентренном сжатии усиленного стержня, состоящего из стойки (колонны) и усили­вающей ее трубы (по СНиП Н-В.3-72) в зависимости от и (величины относительного эксцентриситета и условной при­веденной гибкости усиленного стержня).

;

; ;

критическая (Эйлерова) сила эквивалентного прямого стержня, определяется по формуле:

.

2.1 Схема расчета

4. Пример Расчета внецентренно-сжатых стержней, симметрично усиленных предварительно напряженными элементами

4.1 Исходные данные. В результате реконструкции и необходимости установки дополнительного оборудования требуется произвести усиление внецентренно сжатых стоек. Стойки выполнены из двутавра №20.

Усиление выполняется под полной эксплуатационной нагрузкой предварительно напряженными элементами.

Принято два варианта предварительно напряженных элементов усиления:

1. 2 швеллера №12;

2. 2 трубы диаметром 89х5.

Расположение элементов усиления симметричное со стороны полок стойки в плоскости действия изгибающего моментов.

Расчетные нагрузки на стойки во время усиления 220 кН, 16,5 кН/м.

Расчетные комбинации нагрузок на стойку после усиления:

- по первому варианту

500 кН, 20 кН/м;

- по второму варианту

350 кН, - 40 кН/м.

Характеристики стойки до усиления: Двутавр № 20

А_с = 26,8 см²; =1840 см4; =184 см²; = 8,28 см; =23,1 см²; см⁴; 2,07 см [прил. 1, табл. 1].

Гибкость стержня стойки в плоскости наибольшей жесткости:

.

Гибкость стержня стойки в плоскости наименьшей жесткости:

.

Ядровое расстояние для крайних волокон основного сечения:

см; 0,862.

Эйлерова сила для основного стержня:

кН.

Модуль упругости - МПа [1, прил. 3, табл. 63].

Материал стойки и усиления сталь С235. Электроды типа Э42А.