- •Нацыянальны комплекс нарматыўна-тэхнiчных дакументаў у будаўнiцтве дапаможнiк да будаўнiчых нормаў I правiлаў
- •Предисловие
- •Содержание
- •Усиление стальных конструкций узмацненне стальных канструкцый
- •Область применения
- •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 увеличения сечения
- •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
- •Определение уровня начального нагружения в центрально- и внецентренно-сжатых элементах
- •Определение деформаций, возникающих при прижатии и сварке элементов усиления
9.7 Примеры расчета усилений конструкций путем увеличения сечения
Пример 9.1
При обследовании ферм покрытия производственного здания установлено следующее:
фермы работают при статических нагрузках;
степень агрессивности среды — среднеагрессивная;
элементы ферм таврового сечения из прокатных равнополочных уголков по ГОСТ 8509-57 (Сталь прокатная угловая равнобокая);
сталь марки М16 по ГОСТ 380-57 (приложение А), Ryn0 = 24 кгс/мм2;
проектные сечения: нижний пояс — 2L125х9, верхний пояс — 2L140х10, опорный раскос — 2L125х9, второй от опоры растянутый раскос — 2L80х6;
остаточная толщина уголков нижнего пояса tef = 5 мм, верхнего пояса — tef = 7,5 мм, опорного раскоса — tef = 7,0 мм, растянутого раскоса — tef = 4 мм.
Расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию в соответствии с разделом 20* СНиП II-23:
где g = 9,81 — ускорение свободного падения, м/с2;
m = 1,1.
Коэффициенты:
с = 0,95 — по таблице 6* СНиП II-23;
d = 0,9 — по таблице Б.1 (приложение Б).
Нижний пояс
Расчетные усилия:
от полной нагрузки N = 800 кН;
от постоянной нагрузки Ng = 535 кН.
Площадь поперечного сечения нижнего пояса с учетом коррозионного износа при равномерной коррозии определяется по формуле (7) [7]:
где А0 = 44.см2 — площадь поперечного сечения без учета коррозионного износа;
kSA — коэффициент слитности сечения по площади, для уголков kSA = 2/t, 1/мм;
∆* — величина проникновения коррозии; при двусторонней коррозии открытых профилей
Напряжения:
— от полной нагрузки
— от постоянной нагрузки
Так как напряжение от полной нагрузки превышает расчетное сопротивление стали, то элемент подлежит усилению.
Уровень начального нагружения в стержне до усиления
т. е. возможно усиление с помощью сварки без проведения дополнительных страховочных мероприятий.
Фактическая несущая способность нижнего пояса
т. е. пояс подлежит усилению.
Так как 0 < 0,8, усиление выполняем методом увеличения сечения без проведения дополнительных мероприятий по снижению постоянных нагрузок. Усиление производим круглыми стержнями диаметром, не превышающим (рисунок 9.11а). Принимаем 2Ø25, Ar = 9,82 cм2, сталь С245, Rуr = 240 МПа.
Проверяем прочность усиленного элемента по условию (9.7):
где N = 0,95 для растянутых элементов.
Стержни заводим за грань фасонки на величину длины расчетных сварных швов. Катет сварных швов по ГОСТ 14098 kf = 0,25 · 25 = 6,25 мм > 4 мм. Принимаем kf = 6 мм. Длина сварных швов
Конструктивно принимаем длину швов lwk = 100 мм.
Стержни усиления по конструктивным требованиям — эксплуатация в среднеагрессивной среде и минимальный катет шва по ГОСТ 14098 — привариваем по всей длине сплошным швом с катетом kf > 6 мм.
Рисунок 9.11 — Усиление элементов фермы:
а — нижнего пояса;
б — растянутого раскоса;
в — опорного раскоса;
г — верхнего пояса
Второй от опоры раскос
Расчетные усилия:
— от полной нагрузки N = 275 кН;
— от постоянной нагрузки Ng = 187 кН.
Геометрические характеристики сечения без учета коррозионного износа:
А0 = 18,76 см2; z0 = 2,19 см.
Площадь сечения с учетом коррозионного износа определяется по формуле (7) [7]:
Напряжения в раскосе:
— от полной нагрузки
— от постоянной нагрузки
Так как напряжение от полной нагрузки превышает расчетное сопротивление стали, то элемент подлежит усилению.
Уровень начального нагружения в стержне до усиления
Возможно усиление с помощью сварки без проведения дополнительных страховочных мероприятий.
Фактическая несущая способность раскоса
Nс = 183 · 12,51 · 10–1 = 229 кН.
Усиление выполняем постановкой двух дополнительных уголков 2L63х5 (см. рисунок 9.11б); Аr = 12,26 см2; z0r = 1,74 см; Ixr = 23,1 cм4; сталь С245, Rуr = 240 МПа.
Расстояние от грани нижней полки до центра тяжести
Момент инерции сечения усиленного стержня
где Ixef — момент инерции сечения усиливаемого уголка с учетом коррозионного износа приближенно составляет
Эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести
е = ytot – (bf – z0) = 7,76 – (8,0 – 2,19) = 1,95 см.
Изгибающий момент от временных нагрузок, возникающий после усиления,
Мх = (275 – 187) · 1,95 · 10–2 = 1,72 кН·м.
Условие прочности по формуле (9.8):
где коэффициент М = 1 при
Длина расчетных швов за гранью фасонки при катете шва kf = 6 мм
Принимаем длину швов равной 11 см. Уголки привариваем по всей длине сплошным швом с катетом kf = kmin = 5 мм (таблица 38* СНиП II-23), так как первоначальная толщина более толстого элемента составляла 6 мм.
Опорный раскос
Расчетные усилия:
— от полной нагрузки N = –472 кН;
— от постоянной нагрузки Ng = –315 кН.
Геометрические характеристики сечения без учета коррозионного износа:
А0 = 44 cм2; z0 = 3,4 cм; ix0 = 3,86 cм; Ix0 = 657 cм4. При толщине фасонки 10 мм:
Iу0 = 2 · 327,48 + 2 · 22 · (3,4 + 0,5)2 = 1326 см4;
iy0 = 5,49 см.
Расчетные длины l0x = l0у = 3,55 м.
Вычисляем условную гибкость:
;
Определяем площадь сечения раскоса с учетом коррозионных повреждений по формуле (7) [7]:
Проверяем местную устойчивость полки уголка по таблице 29* СНиП II-23:
В расчете учитываем полную ширину полок.
Проверяем устойчивость неусиленного стержня по формуле (7) СНиП II-23:
при = 92 = 0,624;
т. е. опорный раскос подлежит усилению.
Геометрические характеристики сечения раскоса с учетом коррозионного износа:
ixef = 3,86 см; iyef = 5,49 см.
Гибкость относительно оси x и y:
x = 92, y = 65.
Так как Ixef < Iyef, случайные эксцентриситеты учитываем относительно оси с меньшей жесткостью.
По графику (см. рисунок 9.1) m0x = 0,18 при x = 92.
Определяем моменты сопротивления и координаты крайних точек ядра сечения:
Эйлерова сила для элемента с учетом коррозии
Случайный эксцентриситет и начальный прогиб положительного направления:
e0x1 = 0,18 · 4,39 = 0,79 см;
Случайный эксцентриситет и начальный прогиб отрицательного направления:
e0x2 = 0,18 · 1,64 = 0,3 см;
Изгибающие моменты при случайных эксцентриситетах:
Мx01 = Ng (е0x1 + f0x1) = 315 · (0,79 + 0,49) · 10–2 = 4,03 кН·м;
Мх02 = Ng (е0х2 + f0х2) = 315 · (0,3 + 0,186) · 10–2 = 1,53 кН·м.
Напряжения от постоянных нагрузок определяем по формуле (9.2):
— при случайных эксцентриситетах положительного направления
— при случайных эксцентриситетах отрицательного направления
Условие устойчивости от постоянных нагрузок по формуле (7) СНиП II-23:
Уровень начального нагружения
Возможно усиление стержня с применением сварки при постоянных нагрузках.
Усиление выполняем без смещения центра тяжести сечения путем приварки двух пластин к полкам усиливаемых уголков. По конструктивным соображениям ширину пластины усиления принимаем равной (см. рисунок 9.11в):
br ≥ (2z0 + 2 · 2) = (2 · 3,4 + 4) = 10,8 см.
Принимаем две пластины сечением 1,0×11,0 см.
Площадь элементов усиления
Аr = 2 · 1,0 · 11,0 = 22 см2.
Расчетное сопротивление элементов усиления из стали С245 Rуr = 240 МПа.
Проверяем требования 7.25 СНиП II-23.
br = 11 см > 0,3bef = 0,3 · (12,5 – 0,7 – 1,4) = 3,12 см;
Проверяем прочность усиленного стержня по формуле (9.7):
где N = 0,95 – 0,250 = 0,95 – 0,25 · 0,614 = 0,8.
Определяем геометрические характеристики усиленного сечения:
— момент инерции сечения в плоскости наибольшей гибкости
— радиус инерции
Гибкость стержня
Коэффициент продольного изгиба для центрально-сжатых стержней по таблице 72 СНиП II-23 при = 207 МПа = 0,607.
Проверяем условие (9.9):
где
здесь
с = 0,9 — то же, что в 9.1.14;
k = 0,8 — то же, что в 9.1.3.
Так как прочность стержня без усиления в соответствии с формулой (5) СНиП II-23:
обеспечена, то усиливающий элемент доводим только до фасонки. Элементы усиления привариваем сплошным швом с катетом kf = kmin = 5 мм.
Верхний пояс
Расчетные усилия:
— от полной нагрузки N = –838 кН;
— от постоянной нагрузки Ng = –560 кН.
Геометрические характеристики сечения стержня без учета коррозии:
А0 = 54,66 см2; z0 = 3,82 см;
iх0 = 4,33 см; Iх0 = 512,29 · 2 = 1025 см4;
Iу0 = 2 · 512,29 + 2 · 27,33 · (3,82 + 0,5)2 = 2045 см4; iy0 = 6,12 см;
l0х = l0у = 2,5 м.
Гибкость стержня в плоскости наименьшей жесткости
Коэффициент продольного изгиба по таблице 72 СНиП II-23 φ = 0,821.
Условная гибкость
Площадь сечения с учетом коррозионного износа
Проверяем соблюдение требований 7.23* СНиП II-23:
т. е. в расчете учитываем полную ширину полок.
Проверяем устойчивость неусиленного стержня по формуле (7) СНиП II-23:
т. е. несущая способность верхнего пояса недостаточна для восприятия расчетных нагрузок.
Геометрические характеристики сечения с учетом коррозионного износа:
ixef = 4,33 см; iyef = 6,12 см.
Гибкость стержня относительно оси x и y:
x = 58; y = 41.
В дальнейшем расчете приведен пример учета влияния случайного эксцентриситета относительно оси х. В практических расчетах в случае Iy > Ix влияние m0y допускается не учитывать.
По графику (см. рисунок 9.1) m0x = 0,11; m0y = 0,08.
Случайные эксцентриситеты:
Эйлеровы силы для элемента с учетом коррозии:
Начальные прогибы элемента:
Изгибающие моменты при случайных эксцентриситетах:
Мх01 = Ng (е0x1 + f0x1) = 560 · (0,54 + 0,156) · 10–2 = 3,9 кН·м;
Мх02 = Ng (е0x2 + f0x2) = 560 · (0,203 + 0,058) · 10–2 = 1,46 кН·м;
Мy0 = Ng (е0y + f0y) = 560 · (0,206 + 0,026) · 10–2 = 1,3 кН·м.
Напряжения от постоянных нагрузок:
— в горизонтальных полках
— в вертикальных полках
где tф = 1 см — толщина фасонки.
Уровни начального нагружения:
— горизонтальных полок
— вертикальных полок
т. е. усиление стержня с применением сварки возможно при проведении дополнительных страховочных мероприятий. В плоскости фермы (плоскость наибольшей гибкости) верхний пояс на период выполнения усиления развязываем постановкой дополнительного временного шпренгеля.
Усиление выполняем постановкой нового уголка 160×12 на горизонтальные полки существующих уголков (см. рисунок 9.11г).
Геометрические характеристики элементов усиления:
Аr = 37,6 см2; Ixr = Iymin = 375,78 см4; Iyr = Ixmax = 1450 см4; z0r = 4,39 см.
Расчетное сопротивление элементов усиления из стали С245 Rуr = 240 МПа.
Определяем геометрические характеристики усиленного сечения:
— площадь сечения
Аtotn = 41 + 37,39 = 78,39 см2;
— расстояние от грани нижних полок уголков до центра тяжести усиленного сечения
— момент инерции сечения в плоскости фермы
— момент инерции сечения из плоскости фермы
— радиусы инерции:
Гибкость стержня относительно оси x и y:
Смещение центра тяжести сечения при усилении
Дополнительный изгибающий момент от временных нагрузок, возникающий после усиления,
Mx = (N – Ng) · e = (838 – 560) · 4,25 · 10–2 = 11,82 кН·м.
По условию (9.11) проверяем прочность усиленного стержня:
где с = 1 по таблице 6* СНиП II-23;
М при N/Atot = 838/78,39 · 10 = 106,9 МПa < 0,6Ry0d = 0,6 · 214 · 0,9 = 116 МПа равен 1 для конструкций 2 и 3 классов (см. 9.3.2).
В плоскости фермы устойчивость усиленного верхнего пояса проверяем как внецентренно-сжатого элемента.
При несимметричном усилении первоначально центрально-сжатого элемента учитывается случайный эксцентриситет е0х, определенный при вычислении 0.
Случай 1 Случайный эксцентриситет е0х продольной силы направлен к горизонтальным полкам, т. е. в горизонтальных полках изгибающий момент вызывает напряжения сжатия.
Эксцентриситет приложения продольной силы относительно центральной оси усиленного сечения после усиления
е = е + е0х = 4,25 + 0,203 = 4,453 см.
Значение прогиба в плоскости фермы после присоединения элементов усиления по формуле (9.15):
где f0х — начальный прогиб усиливаемого стержня, определенный от постоянных нагрузок, f0х = 0,058 см;
Временный сварочный прогиб определяем по формуле (9.16):
где = 1 при сплошных швах;
здесь kf — катет связующего шва, принимаем по конструктивным требованиям минимальным (таблица 38* СНиП II-23), kf = 0,6 cм;
l0x = 250 см;
yi = y1 = y2 = ytot – bf = (14,43 – 14) = 0,43 cм — расстояние от i-го шва до центральной оси усиленного стержня;
здесь u = 0,5 при расчетах на устойчивость для швов, расположенных в сжатой зоне;
Эквивалентный эксцентриситет
ef = e + f* + kwfw = 4,453 + 0,0334 + 0,09 = 4,577 cм,
где kw = 1.
Относительный эксцентриситет
Определяем приведенное расчетное сопротивление усиленного сечения:
Условная гибкость усиленного стержня
Усиленное сечение относится к типу 8 по таблице 73 СНиП II-23 (четыре уголка крестом):
Аf = Aw;
φe = 0,630 по таблице 74 СНиП II-23.
Проверяем условие (9.12):
где с = 0,95 по таблице 6* СНиП II-23 при расчете на устойчивость.
Устойчивость в плоскости действия момента обеспечена.
Случай 2 Случайный эксцентриситет е0х продольной силы направлен к вертикальным полкам, т. е. в горизонтальных полках изгибающий момент вызывает напряжения растяжения.
Эксцентриситет приложения продольной силы относительно центральной оси усиленного сечения после усиления
е = е – е0х = 4,25 – 0,54 = 3,71 см.
Временный сварочный прогиб определяется по формуле (9.16):
где y1 = y2 = ytot – bf = (14,43 – 14) = 0,43 cм;
здесь
Эквивалентный эксцентриситет
ef = e + f* + kwfw = 3,71 + 0,0334 + 0,078 = 4,122 cм.
Относительный эксцентриситет
Условная гибкость
Определяем коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии:
φe = 0,581 по таблице 74 СНиП II-23.
Проверяем условие (9.12):
Устойчивость в плоскости действия момента обеспечена.
Так как Iy > Ix, проверка устойчивости из плоскости действия момента не выполняется.
Элемент усиления привариваем сплошными швами по всей длине. Расчетный минимальный катет шва определяем по формуле (9.28):
где Qmax = Qfic =
здесь φmin = φx = 0,89 при х = 42,5;
w = 0,5 — коэффициент, характеризующий распределение усилий между швами, прикрепляющими элемент усиления к основному стержню и равный доле общего усилия, относящегося к рассматриваемому шву;
βf = 0,7 при ручной сварке;
Rwf = 180 МПа для электродов типа Э42.
Минимальный катет шва в соответствии с требованиями таблицы 38* СНиП II-23 равен 6 мм.
Принимаем сварной шов с катетом 6 мм.
Пример 9.2
При проведении обследования главных балок перекрытия цеха сушки установлено следующее:
степень агрессивности среды для стальных конструкций — среднеагрессивная;
балки по верхнему поясу развязаны монолитной железобетонной плитой;
пролет балок — 11,0 м;
первоначальное сечение — сварной симметричный двутавр с полками 250×20 мм и стенкой 760×14 мм;
остаточная толщина полок — 12 мм, стенки — 10 мм;
материал — сталь марки ВСт3пс по ГОСТ 380-88 (Сталь углеродистая обыкновенного качества); Ry0 = 240 МПа;
расчетная равномерно распределенная нагрузка на балку q = 60 кН/м, в том числе от постоянных и длительно действующих нагрузок g = 30 кН/м.
Геометрические характеристики неповрежденного сечения:
А0 = 206,4 см2; Wx0= 5083,7 см3; Ix0 = 203 347 см4.
Геометрические характеристики сечения с учетом коррозии:
Аef = 136,0 см2; Wxef = 3214 см3; Ixef = 125 986 см4.
Расчетные усилия:
— от полной нагрузки:
— от постоянной нагрузки:
Коррозионный износ сечения:
т. е. учитываем снижение расчетного сопротивления стали введением коэффициента d = 0,9 (таблица Б.1, приложение Б).
Коэффициент условий работы с = 1,0.
Так как напряжение от расчетных нагрузок
балки подлежат усилению.
Проверка по касательным напряжениям.
Статический момент полусечения относительно нейтральной оси
Касательные напряжения в стенке балки
,
т. е. прочность стенки на срез обеспечена.
Так как устойчивость стенки балок проверять не требуется (7.3 СНиП II-23).
Расчетная ширина свеса полки
Проверяем соблюдение условия 7.24 СНиП II-23:
т. е. условие соблюдается.
Уровень начального нагружения
т. е. усиление возможно с помощью сварки.
Усиление выполняем способом увеличения сечения в соответствии с рисунком 9.12.
Рисунок 9.12 — Усиление главной балки
Новое положение центра тяжести
Момент инерции сечения усиленного элемента (пренебрегая собственными моментами полок ввиду их малого значения)
Моменты сопротивления сечения:
— растянутого волокна
— сжатого волокна
Проверяем прочность усиленной балки по условию (9.22):
т. е. прочность обеспечена.
Несущая способность неусиленной балки
Длину элементов усиления определяем из условия равенства моментов
где — изгибающий момент от внешних нагрузок на расстоянии х от опоры,
Координаты точек теоретического обрыва элементов усиления:
х1 = 2,83 м; х2 = 8,17 м.
Элементы усиления привариваем сплошным швом с катетом kf = 6 мм и заводим за место теоретического обрыва на длину, обеспечивающую передачу продольных усилий на элементы усиления и определяемую по формуле (9.27):
где
при электродах типа Э42А;
w = 1 для сплошного шва;
;
Принимаем .
Общая длина элементов усиления
Проверяем деформативность балки.
Первоначальный прогиб на момент усиления
где f = 1,1 — осредненный коэффициент надежности по нагрузке для постоянных нагрузок.
Приращение прогиба от нормативных нагрузок, приложенных после усиления,
где f = 1,2 — осредненный коэффициент надежности по нагрузке для временных нагрузок.
Определяем сварочные деформации.
Катет шва kf = 6 мм, сварка ведется сплошным швом. Тогда:
= 1;
V = 0,04kf2 = 0,04 · 0,62 = 0,0144 см2;
u = 0,7 для швов в сжатой зоне;
u = 1,5 для растянутых швов.
Для верхних швов крепления уголков усиления:
y1 = 42,09 см.
Для нижних швов крепления уголков усиления:
Для швов крепления листа:
Прогиб от сварки определяем по формуле (9.25):
Окончательно получаем
Предельный прогиб по таблице 19 СНиП 2.01.07
Так как f < fu, жесткость усиленных балок обеспечена.
Пример 9.3
При проведении обследования колонн цеха грануляции установлено следующее:
колонны сварные двутаврового сечения с полкой 300×12 и стенкой 566×10 эксплуатируются в среднеагрессивной среде;
остаточная толщина полок tfef = 8 мм, остаточная толщина стенки twef = 6 мм;
расчетная длина колонн: в плоскости действия изгибающего момента l0х = 10,4 м; из плоскости действия изгибающего момента l0y = 5,2 м;
сталь марки Вст3кп по ГОСТ 380-71 (приложение А); Ryn0 = 24 кгс/мм2;
расчетные усилия от полной нагрузки: М = 150 кН·м, N = 1000 кН, в том числе от постоянной нагрузки: Mg = 50 кН·м, Ng = 600 кН.
Первоначальная площадь сечения А0 = 128,6 см2.
Геометрические характеристики сечения с учетом коррозионного износа:
Аef = 82 см2; Ixef = 48 606 см4; Iyef = 3601 cм4; ixef = 24,35 см; iyef = 6,63 см.
Коррозионный износ сечения:
Коэффициенты: d = 0,9 (таблица Б.1), с = 1,0.
Расчетное сопротивление стали по 20.1* СНиП II-23:
Определяем условную гибкость колонны в плоскости и из плоскости действия изгибающего момента:
Проверяем местную устойчивость полок колонн по 7.23* СНиП II-23:
т. е. устойчивость полок колонн не обеспечена.
В расчет вводим приведенную ширину полок с учетом местной устойчивости
Геометрические характеристики сечения с учетом приведенной ширины полок:
Проверяем местную устойчивость стенки по 7.14* СНиП II-23:
по таблице 27 СНиП II-23:
при m = 0
при m = 1
где — условная гибкость в плоскости действия момента;
— условная гибкость при центральном сжатии;
при m = 0,747
т. е. местная устойчивость стенки не обеспечена.
В соответствии с 7.20* СНиП II-23 определяем приведенную площадь сечения:
Выполняем проверку устойчивости колонны в плоскости действия изгибающего момента:
см2;
по таблице 74 СНиП II-23 при и
по формуле (51) СНиП II-23:
т. е. устойчивость колонны в плоскости действия момента не обеспечена.
Проверяем устойчивость колонны из плоскости действия момента по формуле (56) СНиП II-23:
при mx = 0,747 = 0,7;
= 1;
у = 0,744;
т. е. устойчивость колонны из плоскости действия момента не обеспечена.
Проверяем уровень начального нагружения в колонне.
Эйлеровы силы для неусиленного сечения:
Прогиб колонны от постоянной нагрузки в плоскости действия момента
где
Случайный относительный эксцентриситет из плоскости действия момента при (см. рисунок 9.1) mу0 = 0,15.
Эксцентриситет
Прогиб из плоскости действия момента от постоянной нагрузки
Изгибающие моменты от постоянной нагрузки, вычисленные по деформированной схеме:
Напряжение в колонне от постоянных и длительно действующих нагрузок
Уровень начального нагружения
т. е. возможно усиление с применением сварки без проведения дополнительных страховочных мероприятий.
Усиление выполняем методом увеличения сечения путем наварки на полки колонн дополнительных пластин 340×12 (рисунок 9.13).
Проверяем условие 9.6.2:
Рисунок 9.13 — Усиление колонны
Приведенная толщина полок усиленной колонны
Геометрические характеристики сечения усиленного элемента:
Wytot = 732 см3.
Материал конструкций усиления — сталь С245, Rуr = 240 МПа.
Так как — определяем осредненное расчетное сопротивление усиленного элемента:
Гибкость усиленной колонны в плоскости действия момента
Условная гибкость усиленной колонны в плоскости действия момента
Гибкость усиленной колонны из плоскости действия момента
Условная гибкость усиленной колонны из плоскости действия момента
Проверяем местную устойчивость полок в соответствии с 7.23* СНиП II-23:
т. е. местная устойчивость полок обеспечена.
Проверяем местную устойчивость стенки по 7.14* СНиП II-23:
по таблице 27 СНиП II-23:
при m = 0
при m = 1
при m = 0,618
т. е. устойчивость стенки не обеспечена.
Определяем приведенную высоту стенки в соответствии с 7.20* СНиП II-23:
Приведенная площадь усиленного сечения
Собственный момент инерции сечения элементов усиления относительно оси хr
Так как деформации от присоединения элементов усиления и сварки не учитываем ввиду их незначительности. Эксцентриситет приложения продольной силы еf = е = 15 см. Коэффициент влияния формы сечения при
Приведенный относительный эксцентриситет по формуле (52) СНиП II-23:
По таблице 74 СНиП II-23
Определяем устойчивость колонны в плоскости действия момента по формуле (9.12):
где с = 0,9 по 9.1.14;
k = 0,8 по 9.1.13.
Выполняем проверку усиленной колонны из плоскости действия момента по формуле (56) СНиП II-23:
при mx = 0,618 = 0,7;
при
Устойчивость колонны из плоскости действия момента обеспечена.