2.4 Проверка прочности и жесткости усиленной балки

При проверке прочности усиленной балки геометрические характеристики сечения (момент инерции и момент сопротивления) вычисляем без учета смещения положения центра тяжести двутавра вследствие того, что площади сечения верхнего и нижнего листов усиления практически не отличаются. Момент инерции усиленного сечения:

=23396 см³.

Момент сопротивления:

см³.

Максимальные напряжения в середине пролета :

.

Проверку жесткости балки можно производить по геометрическим характеристикам усиленного сечения с учетом влияния длины элементов усиления с помощью коэффициента , значения которого зависят от отношения:

;

2.5 Расчет поясных швов

Поясные швы, прикрепляющие листовые элементы усиления к нижнему поясу балки, работают на срез от действия поперечной силы. В соответствии со СНиП-II-23-81 расчет угловых швов проводим по двум сечениям: по металлу шва и по границе сплавления металла шва и основного металла.

При ручной и полуавтоматической сварке определяющим является расчет по металлу шва.

Поэтому для поясных швов условие прочности:

,

где Q_1x - максимальная поперечная сила на участке;

S_B - статический момент листа усиления относительно центра тяжести сечения балки;

J₁ - момент инерции сечения;

- коэффициент провара шва ( при ручной сварке = 0,7);

- катет шва;

- расчетное сопротивление углового шва.

В данной работе принимаем, что швы выполняются ручной сваркой электродами типа Э-42А с = 180 МПа.

Поперечная сила Q_1x определяется для сечения балки в месте обрыва усиления на расстоянии х от опоры:

кН.

Статический момент листа усиления:

см³.

Требуемый (минимальный) катет шва: реконструкция

.

Исходя из минимальных требований, принимаем для крепления листовых элементов усиления угловые швы с катетом k_f = 4мм .

2.6 Расчет опорного узла

В данной работе нагрузка от перекрытия передается на несущие стены через сравнительно небольшую площадку, размеры которой определяются глубиной заделки балки и шириной нижнего пояса.

Возникающие при этом напряжения на площадке контакта балки настила и стены ограничиваются прочностью материала стены.

Материал стены в месте контакта - бетон класса Б20 R_пр=0,9 кН/см²=9MПа - призменная прочность бетона. Напряжение в бетоне от нагрузки принимаем равномерно распределенным по всей площадке.

Условие прочности:

;

Напряжение на площадке в месте контакта балки настила и стены не превышает призменной прочности бетона, соответственно условие прочности выполнено.

№ 36. «Выполнение усиления стен»

[О-4 стр.83-109, О-5 стр.174-180, Н-19, Н-20, Н-25]

Порядок выполнения

1.Внимательно ознакомиться с заданием;

2. Выполнить расчет элемента на основании варианта задания, произвести требуемые чертежи;

3.Оформить работу и сдать преподавателю.

Задание

1.Выполнить расчет усиления стены.

Данные для выполения расчета:

Вариант	Простенок	Высота простенка(см)	Nn, (т)	ео см	Н, м	Раствор марка	Камень, марка	Камень	Уголок	Сталь класса	Полоса
1	50х90	180	62	4	3	25	300	Силикатный кирпич полнотелый	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
2	51х92	180	63	5	3,5	25	250	Силикатный кирпич пустотелый	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
3	52х93	180	64	6	4	25	200	Блок из ячеистых бетонов, автоклавных	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
4	54х95	180	65	4	4,5	25	150	Блок из ячеистых бетонов, неавтоклавных	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
5	50х90	180	66	5	5	25	125	кирпича керамического полусухого прессования	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
6	51х92	180	67	6	2,5	25	100	Силикатный кирпич полнотелый	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
7	52х93	180	68	4	2,6	25	75	Силикатный кирпич пустотелый	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
8	54х95	180	69	5	2,7	25	50	Блок из ячеистых бетонов, автоклавных	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
9	50х90	180	70	6	2,8	25	35	Блок из ячеистых бетонов, неавтоклавных	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
10	51х92	180	59	4	2,9	25	300	кирпича керамического полусухого прессования	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
1	50х90	180	62	4	3	25	300	Силикатный кирпич полнотелый	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
2	51х92	180	63	5	3,5	25	250	Силикатный кирпич пустотелый	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
3	52х93	180	64	6	4	25	200	Блок из ячеистых бетонов, автоклавных	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
4	54х95	180	65	4	4,5	25	150	Блок из ячеистых бетонов, неавтоклавных	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
5	50х90	180	66	5	5	25	125	кирпича керамического полусухого прессования	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
1	50х90	180	62	4	3	25	300	Силикатный кирпич полнотелый	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
2	51х92	180	63	5	3,5	25	250	Силикатный кирпич пустотелый	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
3	52х93	180	64	6	4	25	200	Блок из ячеистых бетонов, автоклавных	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
4	54х95	180	65	4	4,5	25	150	Блок из ячеистых бетонов, неавтоклавных	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
5	50х90	180	66	5	5	25	125	кирпича керамического полусухого прессования	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
1	50х90	180	62	4	3	25	300	Силикатный кирпич полнотелый	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
2	51х92	180	63	5	3,5	25	250	Силикатный кирпич пустотелый	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
3	52х93	180	64	6	4	25	200	Блок из ячеистых бетонов, автоклавных	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
4	54х95	180	65	4	4,5	25	150	Блок из ячеистых бетонов, неавтоклавных	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
5	50х90	180	66	5	5	25	125	кирпича керамического полусухого прессования	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
1	50х90	180	62	4	3	25	300	Силикатный кирпич полнотелый	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
2	51х92	180	63	5	3,5	25	250	Силикатный кирпич пустотелый	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
3	52х93	180	64	6	4	25	200	Блок из ячеистых бетонов, автоклавных	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15
4	54х95	180	65	4	4,5	25	150	Блок из ячеистых бетонов, неавтоклавных	60х60, Аs=6,91	А-II	5х35
5	50х90	180	66	5	5	25	125	кирпича керамического полусухого прессования	75х6, Аs=8.78	А-I	80х15

Пример

В среднем сечении простенка размером 51х90 см, расположенного в первом этаже здания, после окончания строительства надстройки будет действовать расчетная продольная сила N_n =60 т, приложенная с эксцентриситетом е_о = 5 см, направленным в сторону внутренней     грани стены. Простенок выложен из силикатного кирпича марки 125 на растворе марки 25. Высота стены (от уровня пола до низа сборного железобетонного перекрытия) составляет Н=5 м.

Требуется проверить несущую способность простенка.

Сечение простенка F= 51 х 90 = 4590 см² > 0,3м². Расчетное сопротивление кладки R = l4 кгс/см². (Приложение № 16 табл. №3). Расстояние от центра тяжести сечения до его края в сторону эксцентриситета

эксцентриситет находится в пределах ядра сечения.

Простенок рассчитываем на внецентренное сжатие с малым эксцентриситетом. Упругая характеристика кладки из силикатного кирпича на растворе марки 25 (Приложение №16 табл.№ 1)

α= 750.

Приведённая гибкость простенка β_np=

Коэффициент продольного изгиба φ= 0,85.(Приложение №16 табл. №2)

Коэффициент ψ, учитывающий влияние эксцентрицитета, ψ=

Определим несущую способность простенка:

Так как несущая способность простенка оказалась недостаточной, то усиливаем его обоймой из стальных равнобоких уголков размерами 60х60 мм, d=6 мм.

Уголки устанавливаются на растворе в углах простенка и соединяются между собой планками из полосовой стали сечением 5х35 мм, приваренными к уголкам на расстоянии s=50 см по высоте простенка.

Далее определяем несущую способность усиленного простенка.

Коэффициент условий работы кладки т_к=1.

Расчетное сопротивление стальных планок R_a =1500 кгс/см².

Площадь сечения планки А_x = 0,5х3,5= 1,75 см².

Расчетное сопротивление уголков обоймы (нагрузка на уголки не передается) R_a1 =430 кгс/см².

Площадь сечения уголков F_a=6,91х4=27,6 см².

Далее определяем коэффициенты n= и соответствующий процент армирования: μ=

Отсюда несущая способность усиленного простенка составит:

Несущая способность усиленного простенка достаточна.

№37. «Исследование усиления узлов, конструктивных элементов зданий старых серий»

[О-5 стр.196-249, Н-27]