Главная балка

2. Главная балка.

2.1 Проверка несущей способности главной балки до реконструкции с учётом имеющихся дефектов.

L = 15000

L г, б = 15000

2.2 Сбор нагрузок на главную балку.

Состав нагрузки	Характ. знач-е нагр. кН/м2		Предель. расчетн. знач-е нагр., кН/м
1. Полезная нагрузка 2. Нагрузка от второстепенной балки 3. Настил 4. Собственный вес главной балки	15 0,365 0,471 0,416	1,2 1,05 1,05 1,05	18 0,383 0,494 0,437
Итого :

2.3. Геометрические характеристики балки с учетом коррозионного износа (Δ* = 1.05):

Исходные параметры	С учётом коррозии
;; ;	;; ;

- площадь:

- площадь с учетом коррозионного износа:

Определяем процент потери площади:

- собственный вес балки с учётом коррозии:

- момент инерции сечения балки:

Момент инерции после коррозии:

Момент сопротивления после усиления:

Погонная расчётная нагрузка на главную балку:

Эксплуатационная нагрузка на главную балку:

Усилия в главной балке от внешней загрузки:

- изгибающий момент:

- поперечная сила:

2.4. Проверка несущей способности главной балки:

2.5. Прогиб балки до реконструкции:

По табл. 1 ДМТУ БВ.1.2-3.2006 «Прогибы и перемещения»

Реальный прогиб:

2.6. Сбор нагрузок на главную балку после реконструкции.

Состав нагрузки	Характеристич. знач-е нагр., кН/м2		Предель. расчетн. знач-е нагр., кН/м
1. Асфальтобетон	0,42	1,3	0,546
2. Бетон В10	2,4	1,3	3,12
3. Стальной настил	0,471	1,05	0,495
4.Собственный вес второстепенной балки с учётом эл-тов усиления	0,642	1,05	0,674
5. Вес главной балки	0,416	1,05	0,437
6. Полезная нагрузка	30	1,2	36
Итого :		-

Погонная расчетная нагрузка на балку:

Погонная эксплуатационная нагрузка на балку:

Усилия от нагрузки после реконструкции:

- изгибающий момент:

- поперечная сила:

2.7. Проверка несущей способности балки после увеличения нагрузки при реконструкции:

- по нормальным напряжениям:

- по касательным напряжениям:

Условия не выполняются, необходимо усиление главной балки.

2.8. Определяем геометрические характеристики сечения балки после усиления:

Усиление производим способом увеличения сечения балки.

Уголок равнополочный (низ) 200*30:

Уголок равнополочный (верх) 250*30:

Расчётный изгибающий момент после увеличения нагрузки:

Изгибающий момент до увеличения нагрузки:

L = 15000 мм

Определяем положение центра тяжести:

где - сумма статических моментов.

Определяем площади элементов усиления:

Площади сжатой и растянутой зон сечения с элементами усиления:

2.9. Проверка несущей способности усиленной балки.

По особенностям работы конструкции допускается развитие пластичных деформаций, поэтому проверка несущей способности главной балки заключается в сравнении действующего момента с предельно допустимым, который может воспринимать конструкция после усиления.

М – действующий момент.

- расстояния от центра тяжести сечения до центра тяжести растянутого и сжатого элементов усиления соответственно.

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил;

при

;

- принятое усиление обеспечивает несущую способность балки после реконструкции.

2.10. Проверка деформативности балки.

Прогиб балки:

- начальный прогиб балки, определяется по данным обследования или расчётом элементов на действие эксплуатационной нагрузки.

- дополнительный прогиб при усилении с помощью сварки.

приращение прогиба от эксплуатационных нагрузок, приложенных после усиления.

Определяем момент инерции сечения после усиления:

2.11. Определение сварочных деформаций при усилении балки.

Усиление конструкции под нагрузкой с помощью сварки возможно в том случае, если абсолютное наибольшее значение напряжения в усиливаемом элементе не будет превышать 0,8Ry0, так конструкция работает на статические нагрузки.

Нормальные напряжения

Отношение

Следовательно, перед усилением конструкции главной балки, нагрузку с конструкции необходимо снять, т. е. оставить только вес конструкций.

Сбор нагрузок на главную балку.

Нагрузки	Ед. изм.	Нормативная нагрузка	Коэф. перегрузки	Расчётная нагрузка
1. Настил t = 6мм	кН/м2	0,471	1,05	0,494
2. Собств. вес второстепенной балки с учётом эл-тов усиления	кН/м2	0,642	1,05	0,674
Собственный вес главной балки	кН/м2	0,416	1,05	0,437
Итого::	1,529	-	1,605

При снятии полезной нагрузки с конструкции получим:

- погонная расчетная нагрузка:

- погонная эксплуатационная нагрузка:

Усилия, действующие в балке:

- изгибающий момент:

- поперечная сила:

Нормальные напряжения в балке:

Уровень нормальных напряжений конструкции перед усилением:

Определяем уровень сварных деформаций при усилении главной балки:

расстояние от i-го шва до нейтральной оси;

коэффициент, учитывающий начальное напряженно-деформированное состояние балки и схему её усиления;

для швов, расположенных в растянутой зоне сечения;

для швов, расположенных в сжатой зоне сечения;

при оценке устойчивости;

для швов, расположенных в растянутой и сжатой зонах сечения.

;

расстояние от нейтральной оси до центра тяжести сварного шва усиления;

параметр продольного укорочения элемента от наложения одиночного шва;

Принимаем катет сварного шва , в соответствии с требованиями табл. 38 СНиП II.23-81*. Тогда:

средний коэффициент прерывистости шпоночного шва, равный отношению длины шпонки к шагу шпонки;

для сплошных швов.

Для снижения остаточных деформаций в конструкции рекомендуется начинать усиление с нижнего пояса:

Расстояния до сварных швов от центра тяжести усиленной балки:

Напряжения в сварном шве:

Напряжения в сварном шве:

Усиление сжатыми уголками:

- деформации балки при нанесении сварных швов в сжатой зоне:

Для верхних сварных швов крепление уголков усиления:

Конструкция по прогибам удовлетворяет предъявленным требованиям.

Прочность стенки на срез (опорный отсек)

;

Прочность стенки не обеспечена. Техническое состояние главной балки неработоспособное, требуется усиление.

Усиливаем опорный отсек главной балки наклонными двухсторонними рёбрами шириной:

, принимаем 8,0 см;

, принимаем 0,6 см.

Момент инерции:

Дополнительные рёбра жёсткости устанавливаем по растянутой диагонали отсека.

Усилия, возникающие в наклонных рёбрах, определяются по формулам:

,

где

площадь поперечного сечения балки в отсеке т. е.

расстояние между центрами тяжести полос,

;

приращения поперечных сил на границах отсека при возрастании нагрузки после усиления.

;

Приращения усилий в сечениях в пределах отсека усиленного наклонными рёбрами определяется выражениями:

;

приращения момента в сечении Z от нагрузки, приложенной после усиления, без учёта наклонных рёбер.

- центр первого отсека

приращения момента при учете наклонных ребер:

- приращения поперечной силы в сечении z от нагрузки, приложенной после усиления, без учета наклонных ребер:

приращение поперечной силы в сечении при учете наклонных ребер:

Напряжения в сечениях балки в пределах усиленного отсека определяется:

- начальные нормальные напряжения от нагрузки приложенных до усиления

Касательные напряжения:

Проверка прочности сечений балки, усиленной наклонными ребрами, выполняется по формуле:

Проверка стенки главной балки на прочность от воздействия сосредоточенной силы (опорная реакция второстепенной балки):

2.12. Этажное сопряжение второстепенной балки с главной.

Проверка прочности стенки с учётом коррозии

Опорная реакция балки

Расчет в опорном сечении балки

I 30