[Orson]

Добрый день

При расчете усиления существующей металлической балки накладной пластиной, приваренной по всей длине конструкции (см. прилагаемый снимок), возник следующий вопрос: на какие усилия считать фланговый сварной шов объединяющий существующую балку и накладную пластину усиления? Все усилия в балке известны. Сама схема усиления тоже стандартна - взята из рекомендаций. Подскажите пожалуйста.

[Vovas_91]

Считать надо на касательные напряжения появляющиеся от действия поперечной силы. То есть, в сечениях ближе к опорным (при шарнирном опирании балки) поперечная сила будет возрастать, от нее будут возрастать касательные напряжения. Касательные напряжения по закону парности возникают как в вертикальной плоскости (в основном на которые считают поперечную силу) так и в горизонтальной плоскости (которые никогда не проверяют, в случае если металлический профиль цельнолитой). Так вот сила которая будет срезать вашу наваренную пластину будет являться касательным напряжением удаленным на расстояние "y" от ц.т. сечения. В силу того, что касательные напряжения в случае двутавровой балки имеют максимум в середине сечения в стенке и минимум в полках, можно утверждать что напряжения в швах будут незначительными. Но это не повод что бы их не считать офк. Так вот расчет будет сводится к поиску касательных напряжений по формуле Журавского в опорном сечении и сравнения их с несущей способностью сварных швов.
Это как бы теория, как я её вижу. Пусть поправят если где то ошибаюсь.
Если мы доказываем что швы несут напряжения от максимальной поперечной силы, то сечение можно считать монолитным (ну как бы..) и дальше считать по нормальным напряжениям.
Ну и есесно надо не забыть, что Ц.Т. сечения уедет вниз со всеми вытекающими...

[Мертвая наука]

был не прав.

[Komplanar]

Эта.. а глядя на картинку, подумалось - а давно усиление стало работать без усиления верхней полки?..

[Вова, студент]

По расчету посмотрите "Пособие по усилению стальных конструкций" пункт 4, кажется. Там были указанию по расчету крепления элементов усиления. Идею расчета описал Vovas_91. Дополнительно можно посмотреть учебник Бирюлева В. В. "Металлические конструкции", там тоже была глава по усилению.
Мы делали подобное усиление с листом по нижнему поясу, только лист шире пояса, чтобы не варить потолочные швы, а верхний пояс усиливали уголками, чтобы сечение балки было близко к симметричному (усиления только нижнего пояса оказалось недостаточно.

[Vovas_91]

Сообщение от Вова, студент Мы делали подобное усиление с листом по нижнему поясу, только лист шире пояса, чтобы не варить потолочные швы,

Вот это очень верное замечание. Сильно упрощает работу и повышает надежность.

[Orson]

Спасибо всем за ответы. Все понял. По поводу усиления - это пока просто картинка - концепт. Усиление еще прорабатывается. Может пластину и шире чем пояс буду применять, может и не пластина будет а какой либо профиль, не суть.

[Вова, студент]

Да, еще вспомнил, может пригодится при выборе варианта усиления (лист, профиль). Одну из балок усилили по варианту Г. рис. 3, "Пособие по усилению стальных конструкций". В том случае балка была с большим прогибом и профилем усилить верхний пояс не было возможности. Листы усиления верхнего пояса были длиной 1,5 м и соединялись накладками. Балку домкратить не было возможности (высота до пола более 12 м), было решено оставить как есть (усиление на несколько лет, потом планировалась реконструкция здания). Насколько знаю, усиление выполнили, оно более 3 лет работает.

[Tyhig]

Вопрос к форумчанам. Хорошо, допустим эту балку вот так усилили.
Пересчитали сечение вручную, нашли все его характеристики, смещённые центры, нейтральную линию и т.п. Разобрались с касательными силами возникающими от момента в пролёте, посчитали на неё сварные швы. Пересчитали местные устойчивости стенки и свесов поясов. Общую устойчивость...
А как быть с акцентированием увеличением сжатия на верхнем поясе ? Это просто местная устойчивость верхнего пояса при изгибе ? Или это уже какой-то другой расчёт ?
Интересно, что будет если не усилить балку по верху и просто посчитать на местную устойчивость ? Этого хватит для ВП ?

Вопрос для меня (я не ТС) актуален в связи тем, что у меня сейчас в работе внецентренно сжатая колонна-двутавр. Сжат по большей части один из поясов. Как с ним быть ?

[Vovas_91]

Сообщение от Tyhig Разобрались с касательными силами напряжениями возникающими от момента поперечной силы в пролёте, посчитали на неё сварные швы.

Сообщение от Tyhig А как быть с акцентированием увеличением сжатия на верхнем поясе ? Это просто местная устойчивость верхнего пояса при изгибе ? Или это уже какой-то другой расчёт ?

Сечения прокатных балок выполнены так, что местная устойчивость полки обеспечена. Вопросы иногда возникают по стенке, но это не наш случай.
В данному случае, повышение нормальных напряжений в сжатом поясе будет не критичным что бы заморачиваться и как то его усилять...

Сообщение от Tyhig Этого хватит для ВП ?

Думаю, да.

Сообщение от Tyhig у меня сейчас в работе внецентренно сжатая колонна-двутавр. Сжат по большей части один из поясов. Как с ним быть ?

Определить гибкость свеса пояса и сравнить с допустимой. Пункт 8.15.18. В чем сложность то ?

[Tyhig]

Расчет сварного шва нижнего пояса к стенке
Q =190 кН
kf 8 мм
Rwun 410 МПа нормативное временное сопротивление металла шва
Rwf=0,55*Rwun/γwm 180 МПа расчетное сопротивление по металлу шва
Run 370 МПа нормативное временное сопротивление стали
Rwz=0,45*Run 166,5 МПа расчетное сопротивление по границе сплавления
t 22 мм толщина пояса
b 500 мм ширина пояса
h 500 мм высота сечения
yc=∑Sxi/∑Ai 250 мм 0,25 м координаты центра тяжести от начала координат (у меня снизу слева)
Sxвп=Aвп*(h-tв/2-yc) 2629 см3 0,002629 м3 статический момент брутто верхнего пояса относительно центральной оси
Sxнп=Aнп*(yc-tн/2) 2629 см3 0,002629 м3 статический момент брутто нижнего пояса относительно центральной оси

Sx 2629 см3 статический момент брутто пояса балки относительно центральной оси
0,002629 м3

Ix 137467,1 см4 момент инерции (b1, h1 - размеры внутренней полости)
0,001374671 м4
T=Q*Sx/Ix 363,37 кН сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой
γc 0,555555556 коэффициент условий работы
n 2 шва число угловых швов: при двусторонних швах n =2, при односторонних n =1;
βf 0,7 РДС электродом
n*βf*kf*Rwf*γc 1120 кН
T/(n*βf*kf*Rwf*γc) 0,32 по металлу шва
βz 1 РДС электродом
n*βz*kf*Rwz*γc 1480 кН
T/(n*βz*kf*Rwz*γc) 0,25 по границе сплавления

Ну как. Просто страшно.
По сути, сжатие в моей внецентренно сжатой колонне (а не у ТС) передаётся на один только пояс. Хотя бы и верхние 1-2 метра...
Вот сижу, думаю. Может посчитать как-то отдельно сей факт. (Там подкрановая балка опирается на край двутавра.)
Вообще моя ситуация очень похожа на ситуацию ТС. У него тоже верхний пояс работает больше, чем должен, на сжатие. Неужели только лишь местными устойчивостями свесов дело решается. С трудов верится в это. Думал, есть отдельный расчёт для сжатого тавра или т.п.


На всякий случай, если вдруг ТС решит усовершенствовать нормы СП 16.13330.2011-17 годов:

Offtop: Прошу добавить в СП расчёт сечений на изгиб с кручением с упрощением существующей теории. При этом прошу рассмотреть как популярные сечения (двутавр, тавр, швеллер, квадрат, полоса, круг, труба квадратная прямоугольная и круглая) так и популярные, но забытые в нормах (сварная коробка из 4 листов, типа прямоугольной трубы, но со свесами поясов (это же самый популярный в мире вариант для такого воздействия)), а также составные сечения (2 двутавра, 2 швеллера, 2-4 уголка) и дополнительно рассмотреть новые профили из вентфасадов, крыш и т.п. (w-образный, z-образный и т.п.).
Если это слишком дорого и трудно, то прошу хотя бы в нормах рассмотреть сложный процесс расчёта геометрических характеристик на свободное кручение, стеснённое кручение, бимомент. И живописать это самое кручение понятнее. Может быть сделать главу.
... Поясню актуальность. Может быть именно проектировщики КМ (это же вообще форум строителей пгс, а не машиностроителей) часто не используют кручение из-за сложности расчётов или уходят от такого расчёта исключая кручение компоновкой конструкции. Наверное 99% инженеров КМ так и поступают и кручение так или иначе исключают.
Но кроме них ещё стальным СНиПом незаконно пользуются также и машиностроители, которым не хватает расчётных инструментов.
Недавно делал нестандартную конструкцию в которой учёт кручения (сама компоновка учитывающая кручение) давал выгоду примерно 7-10% от массы изделия. Из 7 тонн получалось сэкономить >0,5 т. Причём в стране сегодня одинаково популярны оба варианта конструкции: и с кручением и без него с разной компоновкой. То есть страна ежегодно теряет эти 0,5 тонн*число изделий.
Причём сегодня нормами изгиб с кручением никак не регламентируется. Ответственность на себя никто брать не хочет. Даже рассчитай ты всё правильно - упадёт не из-за тебя и всё равно ты виноват. Как ты считал, покажи в СНиП это место как надо считать. Нет = тюрьма.
Есть советская сложная теория. В неё разбираются единицы (я не разобрался). Неужели никак не привести её к инженерно-практическому подходу ? Не посчитать самые популярные сечения, не дать упрощённые формулы. Неужели тупые инженеры должны сами интегрировать многоэтажные уравнения, когда завтра расчёт надо выдать ? Есть прямое моделирование в МКЭ, может быть его как-то можно приделать ?

Также прошу разобраться с материалами, сталями. Очень нужно. Сделайте нарушение, сделайте 2-3 одинаковых таблицы для ГОСТов разных годов. Зачем просто удалять таблицу из-за несовершенства и путаницы ГОСТов.
Также прошу прокомментировать в СП ситуацию с С345. Можно С345, нельзя (тогда какую сталь применять за С355 ? 09Г2С ? или другую ?) или можно с нюансами. Напомню из ГОСТа сталь С345 исчезла и мы не знаем почему и что теперь делать.

Прошу прокомментировать использование главных и касательных напряжений в стали, если вдруг человек эти напряжения как-то своим путём рассчитал. То есть какую именно теорию прочности использовать. Может быть две или три и какие именно. То есть регламентировать вопрос.

Прошу переработать расчёт устойчивости конструкций. Устаревший подход рассмотрения центрально сжатого стержня применительно к современным сложным конструкциям уже неактуален. Неправильно назначать мю=2, когда МКЭ показывает КЗУ больше или меньше. Вообще сама методика расчёта фи и мю уже устарела и неактуальна. И слишком сложна для тупого инженера. Прогресс идёт в сторону кнопконажимания, а тут такое.

Прошу переработать требования к расстановке связей покрытия и вертикальных связей каркаса. Может быть сейчас оно и неплохо сделано. Но есть опечатки и двухсмысленности. Нет однозначного трактования, непонятно написано.

Нынешний СП не регламентирует прочность связей (и тяжей) удерживающих сжатый пояс балок против их потери общей устойчивости при изгибе в одной плоскости. Надо считать крепления связей, но зачем, если сама связь сломается. Прошу конкретизировать надо считать такую связь на прочность или устойчивость и как именно.

При определении глубины заложения анкерных болтов, по сравнению с пособием снижена глубина на десятки процентов. Причина: в пособии коэффициент m1 считался от кипящей стали с малым Ry , а теперь по спокойной стали с бОльшим Ry. И в итоге уменьшилась глубина заложения болтов. Подтвержено ли это опытами ? Старики то опыты явно делали, а вы в СП 2011 года ?

Прошу снова ввести и дополнить приложение (СП 16.13330.2011 Приложение Л (рекомендуемое)) с расчётами узлов ферм из труб. Сейчас там есть узлы К-, У-образные. Но нет узлов К+Т где выходят 2 раскоса + стойка.
Также очень нужна такая же методика для расчёта таких же но пространственных узлов. Где раскосы будут подходить с боков. Как это проектировать ? А ведь вся Россия так делает опоры, башни, мачты... Это миллионы тонн стали, которые непонятно как считать.

Прошу регламентировать "прогибы" или горизонтальные перемещения и башен и мачт и столбчатых опор от ветра. Непонятно суммировать ли эти "прогибы" с отклонениями при строительстве или включать внутрь цифры, да и цифры нет.
Вопрос актуален для опор наружнего освещения и многих назначений башен. Где-то это дополнительно регламентируется другими СП, а где-то нет.

Где-то видел. Возможно я не прав. Я в этом не специалист.

[IBZ]

Сообщение от Tyhig Вот сижу, думаю. Может посчитать как-то отдельно сей факт. (Там подкрановая балка опирается на край двутавра.)

Не усложняйте. Типичное внецентренное сжатие, учитываемое обычным порядком. А то бывают ещё и ситуации, когда подкрановая балка вынесена на консоль

[Vovas_91]

Сообщение от IBZ Не усложняйте.

Ждал, пока кто-то по авторитетней это скажет)))

Сообщение от Tyhig По сути, сжатие в моей внецентренно сжатой колонне (а не у ТС) передаётся на один только пояс. Хотя бы и верхние 1-2 метра...

Обычное внецентренное сжатие. Риал ток ))
Ну если совсем невмоготу бахните оболочками с сосредоточенной силой, посмотрите Куст.