Пример 6.2
В результате проведенного технического обследования стальных ферм покрытия цеха пролетом 24,0 м, высотой 3,0 м установлено следующее:
здание эксплуатируется в среднеагрессивной среде;
коррозионный износ верхнего и нижнего поясов составляет 18 %—25 %;
коррозионный износ раскосов и стоек — 21 %—30 %;
материал элементов ферм — сталь С245, Ry0 = 240 МПа;
верхний пояс раскреплен из плоскости железобетонным настилом;
расчетные узловые нагрузки 40,5 кН, в том числе постоянные и длительно действующие нагрузки — 25 кН, кратковременные нагрузки — 15,5 кН.
Расчетная схема поперечной рамы цеха с указанием номеров элементов фермы приведена на рисунке 6.10. Усилия в элементах фермы приведены в таблице 6.2, где загружение 1 — постоянные нагрузки, загружение 2 — временные нагрузки, загружение 3 — суммарные нагрузки. Проверка несущей способности элементов фермы с учетом коррозионного износа приведена в таблице 6.3, в графе 4 таблицы указана остаточная толщина уголков. В графах 9, 10 выполнена проверка предельных отношений расчетной ширины свеса полки к ее толщине в соответствии с требованиями 7.23* СНиП II-23. В случае превышения предельного отношения свеса полки к ее толщине (элементы 38—40), в расчете учтена приведенная площадь уголков с учетом местной устойчивости полок, определяемая по формуле
Аred = Aefbef/bef, (6.3)
где Aef — приведенная площадь сечения брутто уголков с учетом коррозии;
bef = 0,5(bf – tw) – r — расчетная ширина свеса полки,
здесь r — радиус закругления в прокатных профилях;
bef = tefbef/t,
здесь tef — толщина полки уголка с учетом коррозии;
bef /t — предельное отношение расчетной ширины свеса полки к толщине, принимаемое по таблице 29* СНиП II-23;
Коэффициент условий работы для элементов стержневых конструкций покрытия с = 0,95, коэффициент снижения расчетного сопротивления стали при коррозионном износе конструкций, эксплуатирующихся в среднеагрессивной среде, более 25 % d = 0,9 (таблица Б.1, приложение Б).
Расчетное сопротивление стали с учетом понижающих коэффициентов
Ry0сd = 240 · 0,95 · 0,9 = 205 МПа.
Как следует из выполненного расчета, несущая способность верхнего пояса, раскосов 42, 44, 49 фермы недостаточна для восприятия действующих расчетных нагрузок, фермы подлежат усилению.
Таблица 6.2 —Усилия в элементах фермы
Номер элемента |
Загружение |
Усилие, кН |
Номер элемента |
Загружение |
Усилие, кН |
Номер элемента |
Загружение |
Усилие, кН |
26 |
1 |
–70,85 |
34 |
1 |
–109,40 |
43 |
1 |
120,28 |
26 |
2 |
–43,93 |
34 |
2 |
–67,83 |
43 |
2 |
74,58 |
26 |
3 |
–114,77 |
34 |
3 |
–177,23 |
43 |
3 |
194,86 |
27 |
1 |
74,34 |
35 |
1 |
–104,65 |
44 |
1 |
–84,97 |
27 |
2 |
46,09 |
35 |
2 |
–64,88 |
44 |
2 |
–52,68 |
27 |
3 |
120,43 |
35 |
3 |
–169,53 |
44 |
3 |
–137,65 |
28 |
1 |
119,54 |
36 |
1 |
–104,62 |
45 |
1 |
49,53 |
28 |
2 |
74,12 |
36 |
2 |
–64,87 |
45 |
2 |
30,71 |
28 |
3 |
193,66 |
36 |
3 |
–169,49 |
45 |
3 |
80,24 |
29 |
1 |
64,81 |
37 |
1 |
0,00 |
46 |
1 |
–14,38 |
29 |
2 |
40,18 |
37 |
2 |
0,00 |
46 |
2 |
–8,91 |
29 |
3 |
104,99 |
37 |
3 |
0,00 |
46 |
3 |
–23,29 |
30 |
1 |
180,96 |
38 |
1 |
–24,93 |
47 |
1 |
–21,10 |
30 |
2 |
112,20 |
38 |
2 |
–15,46 |
47 |
2 |
–13,08 |
30 |
3 |
293,16 |
38 |
3 |
–40,39 |
47 |
3 |
–34,18 |
31 |
1 |
–14,21 |
39 |
1 |
–24,84 |
48 |
1 |
56,27 |
31 |
2 |
–8,81 |
39 |
2 |
–15,40 |
48 |
2 |
34,89 |
31 |
3 |
–23,02 |
39 |
3 |
–40,24 |
48 |
3 |
91,16 |
32 |
1 |
–14,27 |
40 |
1 |
–24,85 |
49 |
1 |
–91,66 |
32 |
2 |
–8,85 |
40 |
2 |
–15,41 |
49 |
2 |
–56,83 |
32 |
3 |
–23,12 |
40 |
3 |
–40,25 |
49 |
3 |
–148,48 |
33 |
1 |
–109,38 |
42 |
1 |
–155,70 |
|
|
|
33 |
2 |
–67,82 |
42 |
2 |
–96,54 |
|
|
|
33 |
3 |
–177,19 |
42 |
3 |
–252,24 |
|
|
|
Таблица 6.3 — Проверка несущей способности элементов фермы с учетом коррозионного износа
Номер стержня |
Расчетное усилие, кН |
Сечение |
lx /ly, см |
ix/iy, см |
х/y |
|
х/у |
bef/tef |
bef/tef |
Aef, см2 |
, МПа |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
30 |
293 |
90×4,9 |
300/ 300 |
2,7/ 3,87 |
111/ 78 |
3,78/ 2,66 |
0,472/ 0,701 |
15,3 |
19,47/ 17,2 |
17,33 |
169 |
34 |
–177 |
216 |
|||||||||
26 |
–115 |
┐└ 75×3,8 |
300 |
2,91 |
103 |
3,5 |
0,523 |
|
|
11,23 |
196 |
28 |
194 |
173 |
|||||||||
29 |
105 |
94 |
|||||||||
42 |
–252 |
┐└100×5,5 |
424 |
3,88 |
109 |
3,72 |
0,484 |
13,67 |
19,35 |
23,57 |
221 |
43 |
195 |
┐└ 75×3,5 |
424 |
2,91 |
146 |
4,95 |
|
17,9 |
19,9 |
10,34 |
189 |
44 |
–138 |
┐└ 90×4,2 |
424 |
3,5 |
121 |
4,12 |
0,413 |
15,7 |
19,9 |
14,74 |
227 |
45 |
80 |
┐└ 75×3,5 |
424 |
2,91 |
146 |
4,95 |
0,291 |
17,9 |
19,9 |
10,34 |
77 |
46 |
–24 |
80 |
|||||||||
47 |
–34 |
113 |
|||||||||
48 |
92 |
89 |
|||||||||
49 |
–149 |
┐└ 90×4,8 |
424 |
3,5 |
121 |
4,12 |
0,413 |
15,7 |
19,9 |
16,84 |
214 |
38—40 |
–40,5 |
┐└ 75×3,5 |
240/ 300 |
2,91/ 2,91 |
83/ 103 |
2,82/ 3,5 |
0,663/ 0,523 |
17,9 |
17,5/ 18,9 |
10,17/ 10,34 |
60/75 |
Рисунок 6.10 — Расчетная схема поперечной рамы цеха
Усиление ферм выполняем путем их подвешивания к дополнительным опорным конструкциям (элементы 56, 59, 60 на рисунке 6.11). В таблице 6.4 приведены усилия от временной нагрузки в элементах фермы после усиления. Проверка прочности и устойчивости стержней усиленной фермы выполнена в таблице 6.5.
Подбор стоек и подвесок усиления выполняется на временные нагрузки, увеличенные на 30 %, как новых конструкций в соответствии с требованиями СНиП II-23.
Рисунок 6.11 — Расчетная схема усиленных ферм
Таблица 6.4 — Усилия от временной нагрузки в элементах фермы после усиления |
В килоньютонах |
|||||
Номер элемента |
Усилие N |
Номер элемента |
Усилие N |
Номер элемента |
Усилие N |
|
26 |
–47,44 |
35 |
–49,11 |
45 |
41,88 |
|
27 |
6,68 |
36 |
–49,10 |
46 |
–20,04 |
|
28 |
50,47 |
37 |
0,00 |
47 |
–1,94 |
|
29 |
32,30 |
38 |
–15,43 |
48 |
23,75 |
|
30 |
46,06 |
39 |
–15,43 |
49 |
–45,68 |
|
31 |
–39,01 |
40 |
–15,42 |
56 |
–51,70 |
|
32 |
–39,03 |
42 |
–71,14 |
59 |
57,79 |
|
33 |
–36,29 |
43 |
49,16 |
|
|
|
34 |
–36,31 |
44 |
–27,34 |
|
|
|
Таблица 6.5 — Проверка прочности и устойчивости стержней усиленной фермы
Номер стержня |
Усилия N, кН |
Площадь Аef, см2 |
min |
Напряжения , МПа |
|||||
От постоянных нагрузок |
От временных нагрузок |
Расчетное |
|||||||
26 |
–71 |
–47 |
–118 |
11,23 |
0,523 |
201 |
|||
28 |
120 |
51 |
171 |
11,23 |
— |
152 |
|||
34 |
–109 |
–36 |
–145 |
17,33 |
0,472 |
177 |
|||
42 |
–156 |
–71 |
–227 |
23,57 |
0,484 |
199 |
|||
44 |
–85 |
–27 |
–112 |
14,74 |
0,413 |
184 |
|||
49 |
–92 |
–46 |
–138 |
16,84 |
0,413 |
198 |
|||