Пример 6.6
При обследовании главных балок перекрытия цеха установлено следующее:
балки пролетом 9,0 м из прокатных двутавров 70Б1 по ГОСТ 26020, сталь С245, Rу0 = 240 МПа; А0 = 164,7 см2, W0 = 3645 см3;
вследствие коррозионного износа толщина стенок балок составляет twef = 8 мм при первоначальной толщине tw0 = 12 мм, коррозия равномерная по всему сечению балки;
степень агрессивного воздействия среды — среднеагрессивная;
расчетные нагрузки на балку:
постоянные g = 24 кН/м;
временные р = 54 кН/м;
верхний пояс балок раскреплен из плоскости монолитной железобетонной плитой и второстепенными балками.
Определяем изгибающие моменты в балке:
от полной нагрузки
от постоянной нагрузки
Приведенный момент сопротивления сечения балки для проверки прочности с учетом коррозионного износа определяем по формуле (8) [7]:
Приведенную площадь поперечного сечения определяем по формуле (7) [7]:
Коррозионный износ
Проверяем прочность балки по изгибающему моменту:
где с = 1,1 — по таблице 6* СНиП II-23;
d = 0,9 — по таблице Б.1 (приложение Б).
Таким образом, несущая способность балок недостаточна для восприятия расчетных нагрузок, балки подлежат усилению.
Усиление
балок выполняем двухстоечными шпренгелями
без предварительного напряжения. Высоту
шпренгеля принимаем
Шпренгель рассчитываем на восприятие временной нагрузки. Расчетная схема усиленной балки приведена на рисунке 6.17.
В сечении балки возникает дополнительная продольная сила N = –168 кН.
Изгибающий момент в середине пролета балки
Mq = Mp + Mg = 244 + 243 = 487 кН·м < 790 кН·м.
Рисунок 6.17 — Расчетная схема и эпюры продольных усилий и моментов в балке,
усиленной шпренгелем:
а — расчетная схема и эпюра продольных усилий N, кН, в шпренгеле и балке;
б — эпюра моментов Mp, кН·м, в усиленной балке от временных нагрузок;
в — эпюра моментов Mg, кН·м, от постоянной нагрузки в неусиленной балке
Проверяем устойчивость балки как внецентренно-сжатого элемента.
Относительный эксцентриситет приложения продольной силы
Коэффициент влияния формы сечения по таблице 73 СНиП II-23 при 5<m<20 и
=
1,25.
Приведенный относительный эксцентриситет
mef = m = 1,25 · 12,29 = 15,4.
Расчетная длина в плоскости балки l0 = 6,0 м.
В запас принимаем iхef = iх0 = 27,65 см.
Гибкость
Условная гибкость
Проверяем предельное соотношение ширины свеса полки (таблица 29* СНиП II-23)
т. е. в расчете учитываем полную ширину полок.
Проверяем устойчивость стенки двутавра по 7.14* СНиП II-23.
Соотношение
где 
=
1,3 +
= 1,3 + 0,15 · 0,752 = 1,38 < 3,1 (по
таблице 27* СНиП II-23).
Устойчивость стенки не обеспечена. В расчетное сечение включаем только устойчивую часть стенки. Расчет ведем в соответствии с 7.20* СНиП II-23.
Высоту стенки, исключаемую из площади сечения, определяем по формуле (92,б)* СНиП II-23:
где
Расчетная площадь сечения
Проверяем устойчивость балки как внецентренно-сжатого элемента по 5.27* СНиП II-23:
по таблице 74 СНиП II-23 φе = 0,098;
=
240 · 0,95 ·
0,9 = 205 МПа.
Проверяем прочность балки как изгибаемого элемента
240
· 1,1 · 0,9 = 238 МПа.
Т. е. прочность и устойчивость балки обеспечена.
В местах установки стоек шпренгеля стенку балки усиливаем вертикальными поперечными ребрами, опорный отсек балки усиливаем наклонными ребрами. Размеры ребер принимаем в соответствии с требованиями 7.10 СНиП II-23.
Элементы шпренгеля из уголков рассчитываем как центрально-сжатые и растянутые элементы в соответствии с требованиями 5.1 и 5.3 СНиП II-23, усилия в элементах шпренгеля приведены на рисунке 6.17а.