Расчет усиливаемых металлических элементов

При усилении сжатых элементов увеличением их сечения (см. рис. 2) (без предварительного напряже-ния) расчет осуществляют по следующей схеме.

1. Определяют начальный прогиб усиливаемого стержня в плоскости действия момента:

(1).

где =Мн/ Рн — случайный начальный эксцентриситет продольной силы относительно оси Х, принимаемый с соответствующим знаком (Ра и Мн — расчетные зна-чения начальной продольной силы и момента); — эйлерова сила для основного стержня — момент инерции; расчетная длина основного стержня).

При усилении центрально сжатого элемента начальный эксцентриситет равен.

(2).

где — случайный начальный относительный эксцентриситет, определяемый по графику (рис. 6); и — момент сопротивления и ядровое расстояние для крайних волокон усиливаемого элемента.

2. При заданной внешней нагрузке определяют возможность усиления основного стержня:

(3).

где — характеристики усиливаемого элемента; ординаты наиболее удаленных волокон сечения относительно оси xос; тс — коэффициент условий работы; — расчетное сопротивление материала основного стержня; k = 0,6 — коэффициент ограничения напряже-ний при усилении нена-пряженными элемента-ми с применением сварки.

Для центрально сжатых элементов проверка производится в плоскости максималь-ной гибкости, для внецентренно сжатых — в плоскости действия момента. Если хотя бы одно из условий не выполняется, необходима разгрузка элемента. металлический конструкция здание деталь.

3. Определяют прогиб усиленного элемента:

при присоединении элементов усиления к плоским поверхностям

; (4).

при присоединении к вогнутой и выпуклой поверхности

(5).

где Jус —сумма моментов инерции элементов усиления относительно их собственных осей, параллельных оси х; Jус — момент инерции усиленного стержня; Nэ=п2ЕJ/12 — эйлерова сила усиленного стержня.

4. Выполняют расчет прикрепления элементов усиле-ния.

Расчет швов на сдвигающие усилия.

(6).

где Qmах— максимальная поперечная сила; Sxус — ста-тистический момент элемента усиления относительно оси х; ащ — шаг шпоночного шва.

Минимальная длина прерывистых швов.

+1см, (7).

где — коэффициент, учитывающий распределение уси-лий между швами элемента усиления; — коэффициенты, определяемые по СНиП II-23—81 (п. 11.2); — расчетное сопротивление углового свар-ного шва.

Минимальная длина концевых швов.

(8).

где (Nн — расчетное усилие в стержне после усиления; Aрус и A — соответственно пло-щади элемента усиления и всего усиленного элемента).

Минимальная толщина сплошных сварных швов.

(9).

5. Определяют остаточный сварочный прогиб.

(10).

где =lеf/r — гибкость усиленного стержня в плоскости изгиба (1еf — расчетная длина; r — радиус инерции); vx0,04К2f — объемное укорочение при сварке (Кf —катет шва, см); пi = 1-uЧ1n (1-оi)/1n 2; оi = уiос/Ryос;

• (у; — расстояние от центральной оси основного сечения до места наложения i-го шва; u = 0,5 при односторонних швах в сжатой зоне сечения, u =1,5 — то же, в растянутой зоне; u =1—при двусторонних швах).
• 6. Определяют расчетные эксцентриситеты в плоскости действия моментов:

; (11).

7. Проверяют устойчивость усиленного элемента в плоскости, действия момента.

; (12).

где це принимается по СНиП II-23—81* в зависимости от условной гибкости усиленного элемента и приведенного эксцентриситета — коэффициент условия работы.

8. Проверяют устойчивость усиленного элемента в процессе сварки.

Площадь сечения элементов усиления центрально сжатых элементов определяют по формуле.

(13).

где N — усилие в стойке в момент усиления; цос и цус — коэффициенты продольного изгиба старого и нового элементов.

При усилении сжатых элементов телескопическими предварительно напряженными трубами условие устойчивости внутренней сжатой трубы имеет вид.

; (14).

где Аь — площадь сечения трубы;; е —наружный радиус трубы; l и ri — ее длина и радиус инерции;; K1 — определяется из выра-жения — площадь растянутой трубы).

проверяют с учетом пластических деформаций. Напряжения в крайних волокнах усиленного сечения.

; (15).

Требуемая площадь усиливающей детали.

; (16).

При этом должна обеспечиваться общая устой-чивость балки или соблюдаться условие.

(17).

Касательные напряжения в зоне максимального мо-мента не должны превышать 0,3RS.

Расчет дополнительных сварных швов при усилении швов производят из условия.

; (18).

где Ащ — площадь сварных швов до усиления; Rщy — расчетное сопротивление швов на срез; К — коэффици-ент распределения напряжений; Ащус — сечение усиливающих швов; фос — расчетное срезающее напряжение в швах до усиления.