Розрахунок посилення металевих конструкцій

10.1. Металева колона висотою Н із відповідного прокатного профілю призначена для сприйняття розрахункового навантаження N від конструкцій перекриття громадської будівлі і закріплена від втрати стійкості в напрямку меншої сторони. Розрахунковий опір сталі, з якої виготовлена колона, дорівнює R_y. При обстеженні виявлено, що за фактичного навантаження N_f викривлення колони в найбільш напруженому перерізі складає f_x0 та f_y0, а корозійне зношення з глибиною проникнення δ_к є рівномірним по периметру її поперечного перерізу. Запроектуйте, в разі необхідності, посилення зазначеної колони.

 

Дано:

 

Вплив корозійних пошкоджень на несучу здатність металевих елементів враховуватимемо, як і в більшості випадків, через зменшення розрахункових геометричних характеристик їх поперечного перерізу.

Для визначення розрахункових геометричних характеристик попередньо необхідно обчислити ряд величин, а саме:

- коефіцієнт злитності перерізу, рівний відношенню периметра, що контактує з середовищем, до площі поперечного перерізу, для двох швелерів, які складають замкнутий профіль, обчислюється за наступною формулою:

;

- коефіцієнт зміни моменту опору внаслідок корозійного зношення, приймається згідно табл.1 дод.4 [7];

- величина проникнення корозії.

За умовою задачі ,

Тоді розрахункові площа та момент опору будуть становити:

Приведене значення радіуса інерції пошкодженого елемента буде

становити:

Умовна гнучкість стержня в площині викривлення та напруга в ньому на момент вимірювання викривлень буде становити, відповідно:

Понижуючий коефіцієнт для викривлення та саму величину викривлення стержня в ненавантаженому стані знаходимо за формулами:

де - повна величина викривлення стержня, виміряна при завантаженні стержня силою N_0, що становить:

Відносне викривлення в ненавантаженому стані (відносний ексцентриситет) обчислимо за формулою:

Коефіцієнт впливу перерізу, відповідно до табл.73 [] обчислимо за

формулою:

Коефіцієнт переходу від максимального викривлення до еквівалентного ексцентриситету і сам еквівалентний ексцентриситет становитимуть, відповідно:

Коефіцієнт зниження несучої здатності, визначається по табл.74 [4] за умовною гнучкістю та еквівалентним ексцентриситетом і становить

Перевірку стійкості стиснутих стержнів, що мають викривлення в двох площинах, виконуємо за формулою:

Як бачимо, умова не виконується, тому необхідно виконати посилення колони.

Висновок: отже необхідно виконати посилення металевої колони прокатного профілю, посилення виконуємо за допомогою приварювання до швелерів по всій довжині колони двох пластин прямокутного перерізу.

10.2. Розкіс металевої ферми (не опорний) довжиною l виготовлений із двох спарених кутиків. При обстеженні ферми виявлені його викривлення f_ox, f_oy та локальний прогин полиці розмірами l_м і f_м приблизно посередині розкосу. Розрахунковий опір сталі складає R_y. Чи зможе зазначений розкіс без посилення сприймати розрахункове навантаження N? Запроектуйте, в разі необхідності, відповідне посилення розкосу ферми.

 

Дано:

 

Умовна гнучкість стержня в площині викривлення на момент вимірювання викривлень буде становити:

Визначимо величини відносних викривлень в площинах X та Y відповідно:

Відносні величини локальної зігнутості полиць становлять:

По табл. 8 додат.4 [7] визначаємо відносні величини крайового послаблення кутиків , тоді еквівалентні розміри зазначеного послаблення становитимуть:

Кут нахилу та абсолютну величину сумарного вигину обчислюємо відповідно за наступними формулами:

По табл. 4 додат.4 [7] за визначеними параметрами , і знаходимо коефіцієнт зниження несучої здатності

По табл. 7 додат.4 [7] за визначеними параметрами і

знаходимо коефіцієнт послаблення перерізу .

Перевіряємо умову стійкості:

Умова не виконується, тому необхідно виконати посилення розкосу за допомогою накладних кутиків

Рис. 10.2.1. Схема підсилення розкосу

Висновок: розкіс металевої ферми потребує посилення, яке виконуєм за допомогою приварювання до кутиків по всій довжині розкосу двох накладних кутиків.