Текст
I
М. Р. БЕЛЬСКИЙ
УСИЛЕНИЕ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
КОНСТРУКЦИЙ
ПОД
НАГРУЗКОЙ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «БУД1ВЕЛЬНИК»
КИЕВ—1975
6С4.05
Б44
УДК 624.014.2
Бельский М. Р. Усиление металлических
конструкций под нагрузкой. Киев, «Будь
вельник», 1975, стр. 120.
В книге описаны средства и методы усиле-
ния металлических конструкций под нагруз-
кой в условиях действующих предприятий.
Особое внимание уделено вопросам усиле-
ния стоек рам каркасов зданий и сооруже-
ний. Приведены практические методы рас-
чета и производства работ по усилению ме-
таллических конструкций.
Книга предназначена для инженеров-строи-
телей, проектировщиков и производителей
работ.
Рисунков 35, библиография из 33 позиций.
Рецензент канд. техн, наук В. Н. Гордеев.
Редакция литературы по строительным кон-
струкциям, деталям и изделиям.
Заведующий редакцией инж. Р. Е. Волянюк
Б
30204—176
-----------do—75
М203(04)—75
© Издательство «Буд1вельник», 1975 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Усиление конструкций — эффективное средство
увеличения их несущей способности, продления сро-
ка нормальной эксплуатации и предотвращения
аварий.
Большие объемы работ в этой области приходит-
ся выполнять при различных повреждениях, возни-
кающих во время изготовления, транспортировки
или монтажа конструкций, а также при реконструк-
ции промышленных предприятий.
В этой связи немаловажное значение приобрета-
ет разработка и усовершенствование способов уси-
ления конструкций непосредственно под эксплуа-
тационной нагрузкой, в стесненных условиях дей-.
ствующих цехов и сооружений.
Как показала практика, применение предвари-
тельного напряжения позволяет усиливать даже
сильно поврежденные стальные конструкции непо,-
средственно под полной эксплуатационной нагруз-
кой, без какой-либо остановки производственного
процесса, а также значительно сокращать сроки
строительно-монтажных работ.
Для разработки более эффективных способов
усиления конструкций под нагрузкой полезно ис-
пользовать опыт исследований в области предвари-
тельно напряженных металлических конструкций.
Большой интерес в этом направлении-представляют
работы таких советских ученых, как Е. И. Белени,
Ю. В. Гайдарова, М. М. Жербина, В. В. Трофимо-
вича и др. . .
Предварительное напряжение впервые было ис-
следовано, разработано и применено М. Н. Лащен-
ко при усилений металлических рам с двухскатны-
ми ригелями.
Ю. И. Лозовой впервые в строительной практике
применил термический и электротермический мето-
ды предварительного напряжения стержней при
усилении металлических конструкций. Эти методы
позволяют получать не только необходимую вели-
чину напряжения в усиливающих элементах, но и
3
применять достаточно простую технологию произ-
водства работ.
Следует заметить, что каждая проектная орга-
низация обычно разрабатывает свои способы уси-
ления, внедряя в практику в ряде случаев более
или менее рациональные решения. Однако даже
самые экономичные решения порой становятся
«уникальными» из-за отсутствия обмена опытом
между различными -проектными организациями и
родственными им учреждениями или специалиста-
ми, занимающимися по мере необходимости усиле-
нием металлических конструкций. Поэтому необхо-
димо объединить усилия проектных, строительных,
учебных и научно-исследовательских организаций
по обмену опытом и созданию единого нормативно-
го документа в области проектирования усилений
стальных конструкций, находящихся под нагрузкой,'
в условиях действующих предприятий.
В настоящей работе обобщается опыт ряда .стро-
ительных и проектных организаций по усилению
металлических конструкций в напряженном состо-
янии в условиях действующих цехов и сооружений.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ И СПОСОБОВ УСИЛЕНИЯ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
ОБСЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ, НАХОДЯЩИХСЯ ПОД НАГРУЗКОЙ,
И ИХ УСИЛЕНИЕ
Заключение о целесообразности усиления конструкций состав-
ляется при их обследовании ц расчете на действительные нагруз-
ки. Для определения несущей способности сооружений (конструк-..
ций) необходимо также определить механические характеристики
материала, из которого они изготовлены. Старый металл прове-
ряют на свариваемость.
В процессе обследования конструкций в первую очередь необ-
ходимо выяснить все их дефекты и повреждения [14]. Они могут
появляться как при изготовлении, так и при монтаже конструкций.
Дефектами конструкций называют недопустимые по
СНиП III-B.5—62 величины отклонений от теоретических разме-
ров, формы, качества. Основные дефекты при изготовлении кон-
струкций — непрямолинейность, искажение формы, некачествен-
ность сварных и других , соединений. Дефекты при монтаже —
неточность геометрического взаиморасположения, искривление,
прогиб, вмятины в элементах конструкций от механических воздей-
ствий при транспортировке и установке, неточная подгонка узлов
сопряжений, низкое качество соединений.
К повреждениям конструкций относят отклонение от пер-
воначальных проектных размеров, искажение формы, уменьшение
площади поперечных сечений элементов под воздействием кор-
розии, возникновение дефектов в металле, которые появляются в
процессе эксплуатации конструкций. .
Значительные дефекты при изготовлении и монтаже конструкций
в сочетании с просчетами при проектировании и нарушениями пра:
вил эксплуатации могут привести к авариям.
Характеристики и допускаемые отклонения для основных дефек-
тов и повреждений стальных конструкций промышленных зданий
приведены в приложении 1.
Обследования стальных конструкций промышленных зданий по-
зволили систематизировать повреждения в зависимости от вызы-
вающих их воздействий: силовых (статических и динамических) —
разрывы, потеря устойчивости, трещины, расшатывания соединений
и т. п.; механических —вмятины, прогибы, искривления, истира-
ние и др.; физических — коробление и разрушение, при высоких,
трещины при низких температурах; химических (электрохимиче-
ских и физико-химических)— коррозия^ металла.
Повреждения от силовых воздействий возникают при недопусти-
мой перегрузке конструкций во время эксплуатации, а также при
неправильных расчетах возникающих усилий или при ослаблении
5
сечений элементов несущих конструкций во время изготовления и
монтажа. В некоторых случаях различные накладки, связи или
другие элементы, устанавливаемые конструктивно, при неучете
особенностей действительной работы конструкций могут привести
к возникновению в местах их присоединения увеличения усилий и
к повреждению конструкций. Наблюдаются случаи, когда кон-
структивные несовершенства отдельных узлов вызывают пере-
распределение усилий в конструкциях. Из-за большой жесткости
опорных сопряжений в нижних поясах (крайних панелях) шарнир-
но-опертых стропильных ферм возникают сжимающие усилия от
рамных моментов.
В конструкциях, работающих на динамические нагрузки, обычно
появляются усталостные трещины. Часто действительные условия
работы таких конструкций усложняются различными концентра-
торами напряжений (надрезами, резкими изменениями сечений
и др.), собственными напряжениями от сварки, неучтенными до-
полнительными усилиями и т. П; Динамические воздействия также
неблагоприятно влияют на работу болтов и заклепок, которые с
течением времени могут расшатываться, приводя ^"нарушению со-
единений.
Повреждения от механических воздействий возникают, как пра-
вило, вследствие неправильной эксплуатации транспортного обо-
рудования внутри цеха, подвешивания к конструкциям различных
тяжелых грузов, вспомогательного оборудования. Особенно опас-
ны повреждения связей, которые иногда относят к второстепенным
элементам и используют в качестве подвесок или совсем выреза-
ют. Это резко снижает общую жесткость здания в целом.
Повреждения от физических воздействий имеют место при близ-
ком расположении к элементам стальных конструкций источников
тепла. При нагревании конструкций до 200—250° разрушается за-
щитное лакокрасочное покрытие, при 300—400° элементы конструкт
ций начинают коробиться. При нагревании свыше 400° резко сни-
жаются критические характеристики металла. Отрицательные
температуры (для углеродистых сталей — ниже минус 40—50°, для
низколегированных — ниже минус 60°) вызывают появление тре-
щин даже при незначительных напряжениях от рабочих усилий.
Повреждения от химических воздействий проявляются в различ-
ных видах коррозии. Это один из существенных факторов износа
и снижения, долговечности стальных конструкций. Коррозия*возниг
кающая от воздействия агрессивных жидкостей и газов, называ-
ется химической, а коррозия, вызываемая действием влаги на
поверхностный слой металл а,—электрохимической. ’ При воздей-
ствии влаги и агрессивной среды одновременно произойдет комби-
нированная коррозия.
Заполняя мелкие трещины, ржавчина, увеличиваясь в объеме,
способствует дальнейшему их развитию. Трещины ослабляют се-
чения и концентрируют напряжения. Ржавчина часто увеличивает
щель между склепанными элементами конструкций, приводя к сры-
ву головок заклепок. Подобную серьезную опасность она создает,
скапливаясь в узких щелях конструкций. Наиболее интенсивному
воздействию коррозии подвергаются элементы, форма сечений ко-
торых способствует отложению пыли.
Характерное разрушение от атмосферной коррозии строитель-
ных сталей — разъедание тела кристаллического зерна, в резуль-
тате чего появляются сильные концентраторы напряжений с ра-
диусом, равным размеру зерна. Кроме того, могут возникать, также
напряжения, локализованные в очень узких областях, внутри от-
дельных зерен. Это напоминает разрушение стали при коррозион-
ной усталости или коррозионном растрескивании, что подтвержда-
ется анализом сравнительных испытаний образцов на склонность
сталей к хрупкому разрушению.
Коррозионные поражения резко снижают пластичность при раз-
рушении и,в вязкой области (до 30—50%).
Повышение критической температуры хрупкости в результате
коррозии исследовалось различными методами [14]. Из получен-
ных данных следует, что, несмотря на общий равномерный харак-
тер атмосферной коррозий, результатом ее являются поражения,,
аналогичные надрезам или другим дефектам, вызывающим кон-
центрацию напряжений.
Трещины в сварных швах наиболее часто возникают в элементах
конструкций, работающих на знакопеременную нагрузку, в местах
резких изменений сечений элементов. Особенно тщательно нужно
осматривать места примыканий, ребер, накладок, места с изме-
нением толщины и формы швов, швы, направленные перпендику-
лярно к направлению действующих усилий в элементах, а также
швы, с технологическими дефектами (непроварами, подрезами,
кромками, наплывами, порами, шлаковЪши включениями, незаде-
ланными или невыведенными хатерами и т. п.). Эти места тща-
тельно зачищаются и покрываются прозрачным лаком. Освиде-
тельствование видимых сварных швов производится внешним
осмотром, а невидимых — при помощи ультразвуковой дефекто-
скопии.
Практически удобнее обнаруживать трещины снятием тонкой
стружки острым зубилом по направлению предполагаемой трещи-
ны. Подтверждением наличия трещины будет раздвоение стружки.
Снимать ее следует без резких и глубоких зарубок металла. Тре-
щины длиной более 10 мм для прекращения их дальнейшего раз-
вития нужно засверлить по концам на всю толщину элемента. На-
личие дефектов на торцах швов выявляют зачисткой последних до
зеркального блеска и протравливанием ь зачищенной поверхности
15—20%-ным водным раствором азотистой кислоты. Полученный
микрошлиф просматривается через лупу.
Виды дефектов сварных швов и способы их обнаружения даны в
приложении 1.
В случаях, когда на основании лабораторных испытаний мате-
риала конструкций, находящихся под нагрузкой, нельзя установить
их фактическою прочность и надежность, целесообразно провести
испытания пробной нагрузкой. Если временная нагрузка мала по
7
6
сравнению с постоянной и не может вызвать больших дополни-
тельных напряжений и деформаций, такого испытания не проводят.
Существующие конструкции следует испытывать без остановки
производственного процесса, их несущую способность лучше опре-
делить «неразрушающими», или физическими методами.
Испытание пробной нагрузкой производится в тех
случаях, когда, конструкция не находится в аварийном состоянии.
При этом желательно давать перегрузку на 20—25%, так как испы-
тание реальной нагрузкой не дает гарантии прочности. Иногда проб-
ную нагрузку используют для разгрузки конструкции путем поста-
новки оттяжек и затяжек, поддомкрачивания. Нужно следить,
однако, чтобы растянутые элементы решетчатых конструкций не
стали сжатыми и не потерял^ устойчивости. Разгружающую на-
грузку прикладывают ступенями, что дает возможность установить
в процессе испытания конструкции наличие пластических дефор-
маций.
При испытаниях пробной нагрузкой получают данные о прира-
щений напряжений, вызываемых ею. Действующие напряжения
определяют расчетом, предполагая, что закон распределения уси-
лий от действующей нагрузки аналогичен схеме и закону распреде-
ления усилий от пробной нагрузки. В особо ответственных случаях
испытывается модель исследуемой конструкции. До начала натур-
ных испытаний конструкции должны быть тщательно обследованы,
испытаны пробы металла, установлены фактические нагрузки,
произведены точные статические и конструктивные расчеты.
Пробные нагрузки могут быть статическими и динамическими.
Подробные рекомендации по испытаниям конструкций пробной
нагрузкой даны в монографии М. Н. Лащенко [21].
Методы местного снятия напряжений. Если состо-
яние обследуемой конструкции, находящейся под нагрузкой, такое,
что ее дополнительно нагружать опасно, то для определения на-
пряжений применяют методы местного снятия напряжений. С по-
мощью этих методов можно определять действительные напряже-
ния в элементах конструкций, в состав которых входят также
собственные (начальные), напряжения. Последние могут возникать
при неравномерном остывании после прокатки, сварки, выпрямле-
нии погнутых элементов. В отдельных случаях собственные напря-
жения могут быть той критической добавкой, из-за которой в кон-
струкции может наступить аварийное состояние. Действительные
напряжения в элементах конструкций могут быть определены ме-
ханическими и физическими методами. К мех-аническим относят
методы местного снятия напряжений путем вырезания образца из
напряженной конструкции и высверливания отверстий.
Если из напряженной конструкции вырезать элемент, то в ре-
зультате снятия нагрузки его размеры несколько изменятся. По
разнице деформаций элемента до и после вырезывания можно
определить напряжения, действовавшие в нем под нагрузкой. Этот
способ применяется в листовых конструкциях и называется спо-
собом «диска».
Для стержневых конструкций применяют способ «отверстия», за-
ключающийся в том, что на элементе,' действительные напряжения
в котором нужно определить, высверливают отверстие и измеряют
его диаметр. При сжатии по направлению действующего усилия оно
уменьшится, при растяжении — увеличится. Тензометры устанавлрь
ваются либо под намеченным к рассверловке отверстием, либо пр
обе стороны от него. По разности отсчетов до и после высверлива-
ния отверстий определяют деформации и вычисляют напряжение.
Из физических методов наиболее удобен в практическом отно-
шении магнитный. По сравнению с механическим он свободен
от такого недостатка, как выпиливание образцов, высверливание
отверстий. В его основе лежит явление магнитострикции — изме-
нение геометрических размеров ферромагнитного стержня под
действием магнитного поля. Наряду с этим имеет мёсто и обратное
явление, при котором стержень под влиянием механических напря-
жений изменяет свои магнитные параметры (эффект Виллари).
Наиболее простой способ их измерения — индукционный с примене-
нием переменного магнитного поля [21]. При изменении магнитно-
го потока вследствие деформации ферромагнитного материала
(стали) в измерительной катушке индуцируется э. д. с. Величину
напряжения определяют по изменению магнитной проницаемости
в испытываемой конструкции (рис. 1).
Трансформатор в виде выносного электромагнитного щупа уста-
навливается на поверхности испытываемой конструкции так, что
.Рис. 1. Прибор для измерения напряжений в ферромагнитных материа-
лах [21]:
/ — испытываемая конструкция; 2 — трансформатор; 3 —источник переменного то-
ка; 4 — микроамперметр.
участок металла, на котором измеряется напряжение, оказывается
заключенным между полосами магнитопровода щупа. Первичная
обмотка трансформатора питается от источника переменного тока
частотой 50 гц. Величина тока во вторичной обмотке трансформа-
тора регистрируется по стрелочному микроамперметру. Такие
приборы широко используются для испытаний материалов и кон-
струкций под нагрузкой.
8
9
Основными показателями необходимости усиления явля-
ются результаты всестороннего обследования и точного расчета
сооружений и конструкций. Особый интерес в этом случае пред-
ставляет, собой учет пространственной работы каркасов зданий и
сооружений.
В практике известны случаи, когда в результате учета и обеспе-
чения пространственной работы значительно уменьшается объем
усиления. Имеется ряд теоретических и экспериментальных ис*
следовании в этой области, проведенных в ЛИСИ, МИСИ
им. В. В. Куйбышева, Гипромезе, КИСИ, ЦНИИпроектстаЛькон-
струкция, Промстройпроекте, ЦНИИПСе и. др.
Как свидетельствуют результаты исследований, уменьшение из-
гибающих моментов в результате учета пространственной работы
только, для одноэтажных рам каркасов промышленных зданий
может достигать 57%.
Учет пространственной работы неоднократно использовался для
проектирования усилений. Если пространственная жесткость кар-
каса недостаточна, во многих случаях ее можно увеличить и тем
самым уменьшить или вовсе избежать усиления в элементах кар-
каса..
Значительного улучшения пространственной работы можно до-
стичь в результате увеличения жесткости (усиления) торцов зда-
ний, что заметно снижает нагрузки на колонны при горизонтальных
воздействиях (поперечное торможение кранов, ветер). Горизон-
тальная нагрузка передается на жесткие торцы здания через го-
ризонтальные связевые диски. Все усиления должны сосредоточи-
ваться в наиболее доступных для работы местах. В некоторых
случаях полезно учитывать совместную работу строительной фер-
мы и фонаря.
Иногда для решения вопроса о необходимости усиления или све-
дения последнего к минимуму, а, возможно, для получения осно-
вания на заключение' о его нецелесообразности экономически
оправдано при проведении обследований уделить внимание изуче-
нию реальных нагрузок (измерению толщины утеплителей, стяжек,
железобетонных и бетонных элементов, определению их фактиче-
ского объемного веса и точного веса оборудования).
Однако, если конструкция находится в аварийном состоянии,
то еще до выяснения целесообразности усиления или до выбора
его способа нужно проектировать временное усилие, без которого
дальнейшая эксплуатация сооружения опасна.
Усиление — основное средство увеличения продолжительности
эксплуатации конструкций. В некоторых случаях затраты на уси-
ление могут достигать значительных размеров, и поэтому перед
проектировщиком ставится задача доказать его экономиче-
скую целесообразность. Эту4 задачу удобно решать по
методике Н. С. Стрелецкого. Сроки между усилениями и количе-
ство затраченных материалов зависят от темпов роста продукции,
от кранового и прочего оборудования.
Так, например, между количеством вырабатываемой продукции,
транспортируемой кранами, и их грузоподъемностью существует
зависимость
77 H'i/Z^Qkp»
где П1 и «з — количество кранов и рейсов;
QKp— грузоподъемность.
Вес конструкции зависит от грузоподъемности кранов и может
быть выражен
О = = G° + O'QKp = 0°+ v/7,
где G° — вес конструкции, независимый от веса крана;
G' — коэффициент пропорциональности;
v — коэффициент связи между весом конструкции и количе-
ством продукции.
По величине возрастания продукции /7, в зависимости от крано-
вого оборудования и веса конструкции, устанавливают время А,
в течение которого данное крановое оборудование и вес конструк-
ции удовлетворяют условиям производства. Далее должны следо-
вать усиления.
Любое усиление связано с затратой металла AG. Срок эксплуа-
тации возрастает на величину /2—/1 = Д/, пока не будет достигнута
его предельная продолжительность. Последняя определится состоя-
нием конструкции и экономическими требованиями в целом. Ко-
личество, и величины усилений можно получить из сравнения за-
трат:
Су == £
где Су — затраты на усиление;
AGZ — количество металла, необходимого для усиления;
ct — единичная стоимость работ и материалов по усилению;
— коэффициент разновременности затрат (поскольку они
производятся в разные сроки).
Если имеются убытки, которые несет предприятие от стесненных
условий производства ), то полные затраты на усиление соста-
вят:
Су6 = Е(сгДОг + //^). .
Эти затраты погашаются стоимостью количества продукции, полу-
чаемой в результате продления срока эксплуатации (77д). Баланс
стоимости определяется выражением " , •
S (ci^Ql -j- Ut) фг = 2/7дСп,
где Сп—единичная стоимость продукции предприятия'
Сдедовательно, предельная стоимость усиления
Из последней формулы видно, что если второй член правой части
S(7Z ф/ приближается к нулю, усиление в подавляющем большин-
стве случаев будет экономически целесообразным, т. е. JSCj AGZ ф^
чаще всего меньше
В случаях, когда ошибки при проектировании, изготовлении и
монтаже приводят к перенапряжениям элементов конструкций, за-
11
10
траты на усиление этих элементов или конструкций значительно
меньше, чем стоимость новых конструкций.
В этих случаях усиление будет всегда экономически целесооб-
разным.
Сложнее решаются вопросы о целесообразности усилений очень
старых конструкций, . ослабленных коррозией, с большим количе-
ством повреждений. Тогда только после определения стоимости ма-
териалов и трудоемкости усиления,,а также продолжительности
работ по усилению й времени остановки производства можно окон-
чательно решить, строить новое сооружение или ремонтировать и
усиливать старое. Иногда более выгодно так регулировать нагруз-
ки, действующие на конструкцию, что можно избежать усиления.
Так, если по условиям производства в цехе нет необходимости
сближения двух мостовых кранов, делают устройства, препятству-
ющие их сближению, и, таким образом, может отпасть необходи-
мость в усилении подкрановых балок или колонн.
Из способов усиления более экономичными чаще оказываются
те, применение которых предусматривает наименьшие потери в
стоимости продукции предприятия Из-за нарушения технологии или
остановок производства во время строительно-монтажных работ
по усилению.
ПРИЧИНЫ АВАРИЙ, ВЫЗЫВАЮЩИХ НЕОБХОДИМОСТЬ
УСИЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ
Аварии, как правило, вызываются дефектами в конструкциях,
возникающими из-за ошибок в проектировании, дефектами, возни-
кающими в процессе изготовления, монтажа, эксплуатации кон-
струкций и т. п. Анализ причин аварий довольно полно и обстоя-
тельно освещен в работах М. Н. Лащенко [21], М. М. Сахновско-
го [27], Б. И. Беляева [5—7].
Наиболее распространенные причины аварий следующие:
1. Перегрузка конструкций.
2. Потеря общей или местной устойчивости конструкции из-за от-
сутствия надлежащей расстановки связей сжатых поясов, несво-
евременности постановки как постоянных, так и временных связей.
3. Хрупкое разрушение конструкций.
4. Отсутствие надлежащей защиты конструкций, работающих в
агрессивной среде.
5. Усталостные разрушения сварных швов.
6. Наличие концентратов напряжений-надрезов трещин, отвер-
стий, непредусмотренная (случайная) приварка деталей для креп-
лёния вспомогательных элементов оборудования.
7. Грубое нарушение правил выполнения сварочных работ, осо-
бенно в зимнее время, применение электродов, не предусмотренных
проектом, несоблюдение порядка наложения сварных швов, отсут-
ствие контроля качества последних.
Например, по данным Б. И. Беляева, количество аварий по вре-
мени строительства и эксплуатации сооружений распределяется
следующим образом. Больше половины их — 59%—наблюдалось
в период строительства зданий и сооружений и 41%—в период
их эксплуатации. Наиболее частые причины аварий — ошибки в
чертежах КМ и КМД, низкое качество работ и упущения при мон-
таже и изготовлении конструкций (67% аварий). Значительная
часть аварий происходила в результате грубых нарушений правил
производства работ, почти половина их (44%)—из-за потери
устойчивости отдельных элементов или участков конструкций. Из-
за хрупкого разрушения сталей при низких отрицательных тем-
пературах возникало до 17% аварий. От разрыва основного ме-
талла или сварных соединений наблюдалось до 26% аварий, от
усталостного разрушения — 5% и т.'д.
Эти цифры говорят о том, что сжатые элементы стальных кон-
струкций обладают меньшими резервами надежности, чем растя-
нутые.
КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛЕНИЙ. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
ПРИ УСИЛЕНИИ КОНСТРУКЦИЙ
Под усилением обычно подразумевают совокупность различных
мероприятий, направленных на достижение одной цели: увеличения
несущей способности конструкций или сооружений в целом, а так-
же отдельных элементов. Оно бывает временным, аварийным
(неотложным), постоянным (капитальным) и перспективным. Вре-
менно усиливаются конструкции, которые должны эксплуатиро-
ваться до их капитального усиления. Способы такого усиления
упрощены, так как оно рассчитывается на короткий период служ-
бы. Выбор способа зависит также от вида материала и его сорта-
мента. Для временного усиления применяют обычно дерево, тросы,
использованные канаты, круглую сталь, катанку и т. п. Соединение
элементов при этом обычно выполняется на болтах. К временному
относится также монтажное усиление верхних поясов ферм, арок
и тгп.
Аварийное усиление, применяемое в экстренных случаях, имеет
те же особенности, что и временное.
Постоянное (капитальное) усиление относится к числу основных.
Разновидностью его являетсй усиление конструкций под нагрузкой,
представляющее собой один из частных случаев применения пред-
варительного напряжения в конструкциях.
Перспективное усиление применяется для тех конструкций, на-
грузку на которые по истечении какого-то промежутка времени
можно увеличить. Это прежде всего касается цехов с крановой на-
грузкой, поскольку в связи с ростом производства часто возникает
необходимость увеличения грузоподъемности кранового оборудо-
вания.
Классификация усилений металлических конструкций разрабо-
тана М. Н. Лащенко [17], в соответствии с которой различают
шесть основных способов:
12
13
1. Подведение новых конструкций и элементов.
2. Постановка дополнительных ребер, диафрагм и распорок.
3. Усиление соединений элементов.
4. Увеличение сечений элементов.
5. Изменение конструктивной схемы.
6. Увеличение пространственной жесткости.
Кроме основных, могут применяться также способы, отнесенные
к «специальным мероприятиям»: а) выявление неучтенных запасов
прочности; б)* уменьшение нагрузки, действующей на элемент кон-
струкции.
Чаще конструкции и их элементы усиливают не одним каким-ли-
бо способом; а сочетанием нескольких-.
i Приемы усиления конструкций под нагрузкой можно разделить
на две группы: местные и общие. К первой относятся: установка
дополнительных ребер, диафрагм, распорок, увеличение сечений
отдельных элементов, усиление соединений. Увеличение простран-
ственной жесткости сооружений, изменение конструктивной схемы
составляют вторую группу приемов.
Физико-механические свойства материалов, из которых выполне-
ны как конструкции, подлежащие усилению, так и отдельные эле-
менты, должны быть изучены путем испытаний и химических ана-
лизов. -Так, например, особенно осторожно нужно подходить к
старым конструкциям, выполненным из сварочного железа и чугу-
на, встречающимся на старых промышленных предприятиях
(текстильные фабрики, мехмастерские и др.). При усилении кон-
струкций, выполненных из сварочного железа или чугуна путём
присоединения к ним элементов при помощи сварки, необходимо
испытать материал на свариваемость. Элементы-усиления в таких
конструкциях в большинстве случаев присоединяются с помощью
Заклепок, болтов, или комбинированным путем (заклепками, бол-
тами и хомутами).
Усиливающие элементы присоединяются к стальным конструк-
циям посредством сварки, болтов, заклепок, а также комбиниро-
ванными способами.
Пробы для химического анализа отбирают сверлением, которое
производится с минимальной скоростью во избежание пережога
стружки. Рекомендуется сверлить в нескольких местах одного про-
катного профиля, причем вес стружки, взятый в местах отбора
проб, должен быть одинаковый — не менее 50 г.
Сверление* нужно производить в неответственных, ненапря-
.женных местах конструкции. Стружка может быть получена
при изготовлении образцов для механического испытания ме-
талла (после удаления слоя металла, поврежденного газовой
резкой).
Хорошо свариваются углеродистые стали,, содержащие углерод
и кремний менее 0,22, серу менее 0,055 и фосфор менее 0,05 %.
Предварительную информацию о свойствах металла можно по-
лучить, зная время постройки здания. Так,, для зданий и сооруже-
ний, построенных до 1934 г., можно применять бессемеровскую
14
сталь и другие стали с повышенным содержанием вредных приме-
сей.
’ Стали зарубежных марок, применяемые для некоторых кон-
струкций и сооружений, возведенных в последние годы, отличают-
ся высоким содержанием фосфора, плохо свариваются и склонны
к образованию трещин.
Отличительной особенностью способов, описываемых в настоя-
щей книге, является применение предварительного напряжения
усиливающих элементов, проводимого в большинстве случаев
средствами, доступными любой строительно-монтажной организа-
ции или ремонтно-строительным цехам каждого предприятия. Для
усиления конструкций под нагрузкой в стесненных производствен-
ных условиях Используются термический и электротермический
способы предварительного напряжения.
Эти способы были успешно применены нд ряде промышленных
объектов УССР Ю. И. Лозовым еще в 1950—1960 гг. при усиле-
нии стальных большепролетных конструкций арочных покрытий,
пространственных ферм покрытий, надшахтного копра и укосины
(на Калушском калийном комбинате)- и т. д., а также изгибаемых
элементов (стальных балок, прогонов).
Усиление существующих Конструкций предварительно напряжен-
ными элементами имёет ряд преимуществ:
1. Возможность проводить работы по усилению под полной
эксплуатационной нагрузкой.
2. Немедленное (сразу после включения в работу элементов уси-
ления) снятие опасных напряжений в элементах конструкций.
3. Обеспечение полной совместной работы усиливаемой кон-
струкции и усиливающих элементов на протяжении всего периода
работы усиленной конструкции.
4. Уменьшение деформаций конструкций непосредственно под
полной эксплуатационной нагрузкой.
5. Повышение несущей способности, увеличение жесткости,
уменьшение деформативности существующих конструкций при наи-
меньшем расходе металла.
6. Значительное уменьшение числа монтажных элементов уси-
ления.
7. Сведение до минимума объема работ на месте усиления бла-
годаря простоте изготовления укрупненных усиливающих элемен-
тов в условиях мастерских и на заводах.
8. Резкое уменьшение объема сварочных работ по сравнению с
усилением ненапряженными элементами.
9. ‘ Возможность использования высокопрочных материалов в ви-
де гибких элементов, которые не могут быть использованы при
усилениях без предварительного напряжения, что значительно об-
легчает элементы и конструкции усиления.
Усиление предварительными элементами снижает стоимость про-
изводства работ и эксплуатации. Кроме того, исключаются про-
стои производства в действующих цехах и сооружениях во время
работ, что имеет решающее значение в выборе способа усиления.
15
Особенно эффективно предварительное напряжение усиливаю-
щих элементов в клепаных конструкциях. Важное практическое
значение оно имеет при усилении конструкций, работающих на ди-г
намические нагрузки, так как оно способствует повышению вынос-
ливости [10].
УВЕЛИЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ РАМНЫХ СООРУЖЕНИЙ,
КОНСТРУКЦИЙ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ
УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ РАМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
И ОТДЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Для увеличения пространственной жесткости здания или соору-
жения можно пользоваться следующими приемами:
1. Постановкой дополнительных или перестановкой существую-
щих связей.
2. Увеличением жесткости горизонтальных связевых дисков
кровли или перекрытия.
3. Использование*м и усилением диафрагм жесткости.
Постановка дополнительных и перестановка существующих свя-
зей при усилении производится для увеличения общей простран-
ственной жесткости сооружения; обеспечения совместной работы
всех плоских рам; попарной связи арок или других плоских кон-
струкций, чтобы они работали как пространственные системы;
уменьшения гибкости сжатых элементов конструкций (поясов
ферм, арок, сжатых стержней рам и т. п.) при их продольном из-
гибе, особенно из плоскости, а также растянутых элементов, есди
длина их очень велика.
Этот прием требует сравнительно небольшого расхода металла,
прост и используется во многих сооружениях и конструкциях. Для
связей могут быть использованы тросы, круглая сталь (предвари-
тельно напряженная) и прокатные элементы.
Роль связей в сооружениях, которые проектировались и строи-
лись в XIX в., видимо, недооценивались, поэтому многие из них
оказывались в аварийном состоянии. Институт ЦНИИпроектсталь-
конструкция в течение ряда лет обследовал около 400 сооружений,
построенных в 30-е XIX — 40-е годы XX вв. Результаты обследова-
ния показали, что аварийные состояния в. большинстве' случаев
вызывались либо отсутствием достаточного количества связей, лй-
бо их неправильной расстановкой [20]. f
Увеличение общей пространственной жесткости промышленных
цехов и, следовательно, уменьшение горизонтальных перемещений
узлов рам чаще достигается постановкой дополнительных связей в
плоскости нижних поясов строительных конструкций [17, 20].
Увеличение* жесткости горизонтальных связей дисков в сочета-
нии с усилением торцов зданий наряду с увеличением простран-
16
ственной жесткости зданий в целом в некоторых случаях исключа-
ет необходимость усиления конструкций в труднодоступных местах.
Увеличением пространственной жесткости автоматически произ-
водится значительное уменьшение (иногда в несколько раз) изги-
бающих моментов в ответственных несущих конструкциях зданий
или сооружений. Это имеет большое значение при их реконструк-
ции, так как позволяет в ряде случаев увеличивать эксплуатацион-
ные нагрузки при значительном уменьшении объемов работ по .
усилению.
Увеличение жесткости торцовых фахверков значительно улучша-
ет восприятие ими горизонтальных составляющих как крановых,
так и ветровых нагрузок, передаваемых через горизонтальный свя-
зевой диск. Роль свяаевых дисков состоит в вовлечении промежу- х
точных, непосредственно не нагруженных кранами поперечных рам.
Благодаря этому заметно улучшаются условия работы подкрано-
вых частей колонн и фундаментов (рис. 2). Однако изгибающие
Рис. 2. Изгибающие моменты в колоннах крановых цехов:
а — от крановой вертикальной (W) и горизонтальной тормозной (Г)
нагрузок при плоскостной расчетной схеме; б — то же, при простран-
ственной расчетной схеме; Rtf и R р—реакции отпора со стороны го:
ризонтального диска на верхний конец колонны при плоскостной рас-
четной схеме; Д-fyy ; ДЯ р— дополнительные реакции со стороны гори-
зонтального диска при пространственной расчетной схеме.
моменты в надкрановых частях при этом увеличиваются. Усиление
последних в случае необходимости достигается максимально воз7
можным увеличением их сечений.
Создание достаточно жестких горизонтальных дисков достигает-
ся при помощи связей в нижних поясах стропильных ферм, но не
в отдельных узких панелях, а по всей ширине пролетов в виде го-
17
ризонтальных решетчатых рам (рис. 3, а). Жесткость этих рамных
дисков может быть значительной, причем их собственные деформа-
ции могут быть примерно в 50—100 раз меньше смещений в общих
точках верхних узлов поперечны^ рам, благодаря чему простран-
ственная работа всего каркаса будет более слаженной.
Рис. 3. Устройства жестких горизонтальных связевых дисков и жестких торцов
зданий:
а — горизонтальный связевой диск большой жесткости с высотой, равной ширине двух про-
летов, при объединении связей обоих пролетов; б — то же, с высотой, равной ширине про-
лета; в — горизонтальный, связевой диск малой жесткости; г — жесткие торцы; 1 — связи
торцов. . .
Увеличение жесткости торцов благоприятно сказывается и на
работе фундаментов. Наиболее простой и эффективный способ уве-
личения их жесткости торцов — постановка дополнительных или
усиление существующих связей жесткости (диагональных, реже
портальных). При этом требуется увязка с расположением проемов
для железобетонных ворот (рис. 3, б—г).
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ
ЖЕСТКОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
Использование предварительного напряжения обычно связано с
созданием деформаций обратного знака по отношению к деформа-,
циям от нагрузки. В некоторых случаях его величина может быть
ограничена из-за потери устойчивости и по другим причинам. При-
меняя предварительное напряжение при усилении металлических
18 • •
конструкций, можно не только создавать напряжения и деформа-
ции обратного знака по отношению к основным, но и увеличивать
жесткость конструкций. Это особенно важно при усилении под
нагрузкой, когда нужно уменьшить не только конечные, но и об-
щие деформации от существующей нагрузки.
г Предварительное напряжение усиливающего элемента, который
затем должен увеличивать жесткость усиливаемой конструкции,
уже находящейся под нагрузкой и получившей определенные де-
формации, позволяет заранее выбрать деформации усиливающего
элемента на рассчитанную величину.
При увеличении внешних нагрузок деформации усиливающих
элементов (связей жесткости) соответственно возрастут. Даже
если величина предварительного напряжения усиливающего эле-
мента выбрана так, чтобы последний был тождествен такому же
напряженному элементу, включенному в ненагруженную конструк-
цию, то жесткость последней, естественно, увелйчится. При боль-
шой величине предварительного напряжения усиливающий эле-
мент будет тождествен предварительно напряженному элементу,
включенному в ненагруженную конструкцию, которую можно рас-
сматривать как предварительно напряженную.
В качестве примера рассмотрим ферму с гибкими диагональны-
ми раскосами (рис. 4). Под действием силы Р сжатые раскосы
выключаются из работы, а модуль деформативности фермы Е опре-
деляется лишь работой растянутых раскосов и поясов. Если рас-
косы предварительно натянуть так, чтобы усилия в них от силы
Р были меньше усилий их предварительного напряжения, то доба-
вочные усилия от одинаковой внешней нагрузки будут в них в два
б
Рис. 4. Фермы с гибкими диагональными раскосами:
а — предварительно не напряженными; б — предварительно напряженными.
раза меньше, чем при отсутствии предварительного напряжения.
Перемещения нижнего среднего узла в этом случае тоже соответ-
ственно уменьшаются. Модуль деформативности Е2 больше Е{
(рис. 5). Следовательно, жесткость фермы в результате предвари-
тельного напряжения гибких раскосов увеличилась.
Следует отметить, что жесткость изгибающих элементов в ре-
зультате их предварительного напряжения затяжками не увеличи-
19
вается, но суммарные их деформации меныце, чем в таких же кон-
струкциях без предварительного напряжения.
Предварительное 'растяжение гибких стержней для создания
условий их работы на сжимающие усилия широко используется
для увеличения жесткости вновь проектируемых сооружений: мо-
стов, мачт, башен, большепролетных покрытий и прочих простран-
ственных решетчатых конструкций.
Таким образом, предварительное напряжение можно применять
Для увеличения жесткости конструкций
Рис. 5. Деформативность
фермы:
а без предварительного на-
пряжения раскосов; б — то же,
«с предварительным напряже-
нием.
с выключающимися элементами и сниже-
ния суммарных деформаций конструкций
и их элементов от изгиба в сторону, про-
тивоположную нагрузке.
ПОСТАНОВКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ РЕБЕР,
ЛИСТОВ И РАСПОРОК
Постановка дополнительных попереч-
ных и продольных ребер жесткости про-
изводится в случае недостаточной мест-
ной устойчивости стенок балок. Перед
приваркой ребер жесткости к существую-
щим балкам последние следует частично
разгрузить при помощи временных про-
межуточных опор, которые ставят с та-
ким расчетом, чтобы уменьшить, а не уве-
личить поперечную силу в ослабленных
местах стенки балки. Для полного вклю-
чения в работу дополнительных ребер
стенку балки в зоне их постановки нагре-
вают газовой горелкой до 200—250 °. До-
полнительные ребра при этом восприни-
мают на себя часть сжимающих напряжений, разгружая таким
образом стенку балки ещё до увеличения внешней нагрузки.
Если размеры местных вмятин по высоте стенки балки не превы-
шают 0,25 h, где h — высота стенки, то дополнительных ребер мож-
но не ставить. Но такое решение должно подтверждаться расчетом
местной устойчивости стенки на сжатйе с изгибом. Последний
часто имеет место при смещении подкранового рельса на, величину
более 15 мм. Эта величина, как показывает практика, иногда до-
стигает 50 мм. Стенка изгибается также в результате горизонталь-
ных сил, закручивающих верхний пояс.
Изгибно-крутильную жесткость верхних поясов подкрановых ба-
лок можно значительно увеличить, усилив эти пояса наклонными
или дополнительными листами. В этом случае также значительно
снижаются местные напряжения в стенке балки от изгиба.
Местную жесткость составных колонн увеличивают постановкой
20
дополнительных диафрагм. Принципы конструирования ребер и
диафрагм такие же, как в новых конструкциях.
Для увеличения жесткости нижнего сжатого пояса ригелей рам
в углах примыкания ригеля к стойкам устраивают подкосы (рас-
порки). .
При усилении конструкций путем увеличения их жесткости при
помощи дополнительных ребер, диафрагм или распорок необходи-
мо: разгрузить конструкции, подводя под них временные опоры;
проверить устойчивость усиливаемых конструкций (если необходи-
мо увеличить устойчивость, ставят временные или дополнительные
связи); обратить особое внимание на правильный порядок сварки
во избежание больших усадочных напряжений и разрыва усилива-
емых или рядом расположенных элементов.
Местное усиление раскосов ферм можно легко осуществить пу-
тем постановки дополнительных прокладок — шайб. Такая необ-
ходимость возникает при изменении знака усилия в стержне
фермы. (
На практике часто проводится усиление одновременно двух стоек
жесткой поперечной распоркой. *В результате уменьшаются свобод-
ные длины каждой из них и повышается их устойчивость, общая
жесткость.
ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ
ТЯЖЕЙ И ОТТЯЖЕК
Тяжи и оттяжки наиболее просты в изготовлении, не требующем
большого расхода материала. Они могут выполняться из высоко-
прочной проволоки, тросов, круглой стали, уголков и т. п. и служить
предварительно напряженными усиливающими элементами для
перераспределения в заранее выбранном соотношении усилий в
сооружениях и отдельных конструкциях, а также использования
гибких усиливающих элементов в качестве работающих на сжатие,
и увеличения таким образом жесткости всей конструкции или
сооружения.
Рассмотрим систему балка—тяж (рис. 6). Под нагрузкой, пре-
вышающей наибольшую эксплуатационную, к балке, по середине
пролета, присоединяется гибкий трос, жестко закрепленный ниж-
ним концом. В результате разгрузки^ балки тяж натягивается и ве-
личины прогибов балки в месте крепления тяжа определяются его
деформациями.
Для большей наглядности приведем числовой пример, заимство-
ванный из работы М. Н. Лащенко [20].
т-г 1 I
Примем длину тяжа /т ,
где I — пролет балки, и высоту бал-
ки Сечение тяжа такое, что одна и та же сила Р, приложен-
ная к середине балки и*к тяжу, вызывает в них равные максималь-
PZ3 4aZ
ные напряжения о. Прогиб балки под силой: f6= Де-
21
формация тяжа: [т
Ply G’l
= — == -±-. Отсюда видно, что тяж в восемь
EF 2Е
раз жестче балки. Поэтому и нагрузка между балкой и тяжем
Рис. 6. Элементарная, система балка — тяж[20]:
а — после приложения нагрузки к балке присоединяется гибкий трос; б —
нагрузка с оалки снята; в — балка нагружена эксплуатационной нагруз-
кой.
будет распределяться в отношении 1 : 8. Жесткость балки по про-
гибу, в середине ее пролета увеличится (один плюс восемь) в де-
вять раз. -
При снятии нагрузки Р прогиб балки уменьшится на V9 а
тяж получит усилие растяжения, равное 8/э Р- Напряжения в бал-
ке и тяже будут равны 8/9 о.
Таким образом, при загружении балки эксплуатационной нагруз-
кой тяж работает на сжатие. Жесткость балки в результате введе-
ния в ее работу гибкого тяжа, работающего как жесткий элемент,
увеличилась в рассмотренном примере в девять раз. Диапазоны.
изменения напряжений и деформаций в таких Лалках значительно
уменьшаются, хотя их суммарные значения практически не меня-
ются. Ч
Для увеличения поперечной жесткости каркасов промышленных
зданий и сооружений используются предварительно напряженные
оттяжки (рис. 7).
Показателем увеличения жесткости каркаса будет уменьшение
смещений верхних его узлов" Однако предварительно напряжен-
ные оттяжки увеличивают сжимающие продольные силы в колон-
нах. Кроме того, они увеличивают площадь застройки и требуют
массивных анкерных устройств.
К более удачным решениям относится закрепление оттяжек на
кровле смежных пролетов (рис. 7). Оно целесообразно при высо-
ких и средних крановых пролетах, большой грузоподъемности, тя-
желых режимах работы кранов, >а также может быть применено
для ряда сооружений с резко переменной, но большой высотой про-
летов. Предварительное натяжение затяжек в этих случаях лучше
22
проводить комбинированным или электротермомеханическйм ме-
тодом. Из-за большой длины оттяжек контролировать усилия их
предварительного напряжения удобнее по удлинениям. Во время
предварительного напряжения оттяжек особое внимание уделяют
работе анкерных болтов натягиваемых колонн и в случае дефор-
маций, близких к расчетным, прекращают'натяжение. По измерен-
Рис. 7. Усиление поперечных рам каркасов цехов предварительно на-
пряженными оттяжками [14]:
1, 2 — оттяжки усиления; 3 — существующие горизонтальные связи; 4 — гори-
зонтальные связи усиления; 5 — торцовой фахверк.
ным деформациям анкерных болтов определяют возникающие в
них усилия. Последние должны контролироваться в течение Про-
изводства всех работ по усилению.
УВЕЛИЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ УЗЛОВ И СОПРЯЖЕНИЙ
При усилении конструкций и их элементов часто бывает необ-
ходимо увеличивать жесткость их узлов и сопряжений.
Жесткость узлов в плоскости конструкций может быть увели-
чена дополнительными косынками, а из плоскости конструкции —
дополнительными стыковыми накладками. Последние имеют реша-
ющее Значение для увеличения жесткости узлов решетчатых кон-
струкций.
Дополнительные косынки применимы для усиления узлов как
сварных, так и клепаных конструкций (рис. 8). Крепление косынки
к поясу рассчитывается на разность усилий в соседних панелях по-
яса при сплошных стержнях верхнего или нижнего пояса. В местах
стыков стержней пояса крепление дополнительных косынок рассчи-
тывается на полное усилие, действующее в стержнях.
23
Крепление элементов усиления производится преимущественно
на сварке. В этих случаях предусматриваются мероприятия, гаран-
тирующие сведение до минимума остаточных напряжений и короб-
ления. Однако, если сварные швы по ряду причин накладывать
трудно (сложные закрытые узлы и другие труднодоступные места),
следует применять высокопрочные болты.
г Q
Рис. 8. Усиление узлов ферм дополнительными коротышами и косынками
[17]:
а — постановкой коротышей на заклепках; б, г, д — увеличением размеров косынок в
клепаных (б) и сварных (г, д) формах; в — обваркой существующего заклепочного
соединения; 1 — коротыш; 2 — дополнительные косынки; 3 — заклепки усиления; 4 —.
сварные швы усиления.
Увеличение жесткости узлов и сооружений приваркой дополни-
тельных накладок и других элементов усиления в ряде случаев
приводит к созданию местной концентрации напряжений. Кроме
того, в усиленных узлах из-за повышения их жесткости увеличи-
ваются изгибающие моменты и общие узловые напряжения. * Все
это должно учитываться при проектировании усилений. В конструк-
циях, к сварным соединениям которых предъявляются особо вы-
сокие требования, усилительные накладки или другие дополнитель-
ные элементы такого типа применять не следует.
В этих случаях необходимо разрабатывать индивидуальные ме-
роприятия или изыскивать возможность применения других спо-
собов усиления.
УСИЛЕНИЕ РАМ ЖЕСТКИМИ ДИАГОНАЛЬНЫМИ РАСКОСАМИ,
ПОДКОСАМИ И ГИБКИМИ СВЯЗЯМИ
Крестовые связи широко применяются при усилении под нагруз-
кой эксплуатируемых рамных конструкций как железобетонных,
так и металлических. В случае резкого снижения жесткости рам-
ных узлов эффективно используются диагональные раскосы. Одна-
24
ко они могут применяться только там, где они вписываются в сво-
бодные для их установки габариты или в плоскостях расположения
ненесущих стен, перегородок и т, п. Исходя из таких же условий,
можно использовать подкосы и гибкие крестовые связи.
Указанные элементы усиления (при наличии жестких монолит-
ных горизонтальных дисков в промышленных зданиях и сооруже-
ниях) можно устанавливать по ярусам одной и той же рамы в
различных пролетах, в которых имеются свободные габариты, а
также технологические условия промышленного производства.
Рациональной схемой пространственного рамного каркаса мож-
но назвать такую схему, при которой вся ветровая нагрузка благо-
даря жестким дискам перекрытий передается на жесткие проме-
жуточные и торцовые вертикальные диафрагмы. Жесткие верти-
кальные диафрагмы мало деформируются в своей плоскости, обес-
печивая работу промежуточных рам как системы несвободных рам.
Если конструкция, требующая усиления, запроектирована иначе,
ее можно усилить постановкой дополнительных связей в виде
гибких или жестких диагональных раскосов, реже подкосов.
Меньше металла будет израсходовано, если дополнительные кре-
стовые связи выполнить гибкими. Они применяются при значитель-
ной высоте и длине пролетов. Здесь они будут воспринимать лишь
растягивающие усилия, а в случае предварительного напряжения
эффективность их намного повысится.
При небольших пролетах (до 6 м) и больших горизонтальных
и вертикальных нагрузках постановка гибких крестовых связей
будет менее рациональной, чемдюстановка жестких, хотя при этом
расход металла на усиление увеличится.
Следует заметить, что применение предварительно напряженных
гибких диагональных связей увеличит нормальные усилия в стой-
ках рамы. В этом случае эффективно использование предваритель-
но напряженных сжатых диагональных раскосов из жестких
прокатных профилей, не только увеличивающих жесткость рамы,
но и разгружающих стойки от изгибающих моментов и нормальных
сил. Усиление выполнимо под полной нагрузкой и тем результатив-
нее, чем больше перенапряжены стойки усиливаемых рам.
Предварительное обжатие диагональных раскосов может осу-
ществляться как на месте усиления,'так и в заводских условиях.
Рассмотрим основные способы предварительного напряжения.
I. Силовой способ предварительного сжатия
диагональных раскосов
1. Сжатие раскосов при помощи затяжек. В стационарных усло-
виях он довольно прост. В качестве напрягающих элементов при-
меняются гибкие затяжки, изготовленные из круглых стержней,
широко используемых в качестве напрягаемой арматуры для пред-
варительно напряженных железобетонных конструкций. Затяжки
оборудуются концевыми анкерами. Наилучший анкер — тот, в ко-
тором при помощи гаечных ключей можно регулировать усилия в
затяжках.
25
Рис, 9. Предварительное на-
пряжение диагональных раско-
сов силовым способом:
1 — маломощный домкрат; 2 — на-
прягаемые раскосы; 3 — косынки
раскосов; 4 — гибкий стержень; 5 —
пластины; 6 —- верхний торец дом-
крата; 7 — прокладки (клинья).
Предварительно сжатые элементы представляют собой стер ж-
ни с расположенной внутри растянутой затяжкой, удерживающей
в свою очередь сжатый стержень от потери устойчивости благода-
ря наличию в нем диафрагм, одновременно фиксирующих цент-
ральное расположение затяжки.
Готовые предварительно обжатые элементы доставляются на
место усиления, монтируются в проектное положение, плотно за-
клиниваются в узлах рам, чтобы
свести к минимуму потери предвари-
тельного напряжения, и вводятся в
работу путем отпуска натяжения в
затяжках. Таким образом, напри-
мер, усиливаются металлические
рамы-этажерки и железобетонные
пространственные рамы под враща-
ющиеся печи цементных заводов.
2. Сжатие раскосов легкими
домкратами на месте усиления. Этот
способ можно применять также на
месте усиления. Маломощное дом-
краты устанавливаются непосредст-
венно в усиливаемой раме, переда-
вая усилие через гибкий стержень,
приваренный к нижним концам рас-
косов (рис. 9).
Домкрат, упираясь посередине
* в гибкий стержень, позволяет развивать незначительные усилия
(10—5 т) и получать в напрягаемых раскосах в 15—20 раз боль-
шие усилия. После сообщения диагональным раскосам усилий про-
ектной величины в зазоры между их нижними косынками и внут-
ренними гранями узлов рамы плотно заклиниваются прокладки из
пластин. Напряжения в раскосах контролируются при помощи ус-
тановленных на них рычажных тензометров Гугенбергера.
II. Электротермический и электротермомеханический способы
предварительного сжатия диагональных раскосов
Этот способ основан на использовании удлинения затяжек от на-
грева с последующим их заанкерованием. Он применим и в стацио-
нарных условиях, и на месте усиления. Удобно пользоваться
термомеханическим способом, основанным на принципе одновре-
менного нагрева затяжек и их силового натяжеция путем завин-
чивания гаек на упорах или с помощью домкратов.
При натяжении затяжек электротермическим способом исполь-
зуются анкеры в виде парных коротышей (отрезков круглой ста-
ли), приваренных к обоим концам затяжки. Поперечное сечение
коротышей определяется расчетом из условия их работы на смятие,
когда затяжка сжимает элемент усиления. При этом за основу
берется максимальное напряжение, возникающее в затяжке.
26
Требуемая площадь поперечного сечения анкера (коротышей)
определяется из неравенства
а^?см.т
где Fа — площадь поперечного сечения коротышей;
/?см.т— расчетное сопротивление по смятию торцов;
Af3 —усилие предварительного натяжения затяжки;
у — поправочный коэффициент на неполное упирание короты-
шей, приравниваемый 0,8.
/?см,т может быть равным полуторной величине расчетного сопро-
тивления коротышей на сжатие. Длина анкерных коротышей опре-
деляется из условия работы сварных швов, которыми приварены
коротыши к затяжке, на срез. Соответствующим расстоянием
между терцами анкеров должна быть предусмотрена возможность
постановки и заклицйвания прокладок (шайб) между торцами
анкеров и упоров после нагрева затяжки и установки .ее в проект-
ное положение. Расчет электронагревательных установок, а также
данные для расчета и выбора трансформаторов даны в приложе-
нии к настоящей книге. .
Как показал опыт предварительного напряжения, затяжки из
арматурных стержней следует нагревать до 300—350°. Этой темпе-
ратуре соответствует удлинение 1 м затяжки из стали на 4,0—
4,5 мм. При обычной длине затяжек (7—8 м) полные их удлине-
ния составляют 32—42 мм, которые можно контролировать.
В практике за расчетные принимались удлинения затяжки при на-
греве до 200—350°.
Высокие температуры необходимы для создания запасов (допол-
нительных усилений), чтобы обеспечить свободную укладку на-
гретых затяжек во время их переноса и установки в проектное
положение. Температуру нагрева можно определить расчетным
путем. При этом считается известной величина эффективного удли-
нения затяжки Д/э, необходимого для создания предварительного
напряжения. Эта величина определяется из совместного расчета
напрягаемого стержня и затяжки. Она равна их суммарной дефор-
мации под воздействием напрягающего усилия. Помимо этого
требуется создать дополнительное удлинение Д/доп, состоящее
из удлинений, величины- которых получены экспериментально:
а) удлинения, рассчитанного на смятие анкеров и прокладок (1—
2 мм)', б) удлинения, рассчитанного на остывание затяжки во вре-
мя ее переноски и укладки в упоры (соответствует потерям темпе-
ратуры на 20—40°); в) удлинение, обеспечивающее свободную
укладку затяжки в упоры (0,5 мм!м длины затяжки).
Температура нагрева затяжки
। А/э 4- А^доп
где 4 — температура окружающего воздуха;
а — коэффициент линейного расширения (для стали — 13-106);
р— поправочный коэффициент, приравниваемый к 0,9;
/3— длина затяжки. * \
27
III. Предварительное напряжение гибких связей
В заводских условиях изготавливаются только гибкие связи.
Их предварительное напряжение выполнимо, только на месте уси-
ления силовым, электротермическим «или комбинированным мето-
дами.
Силовой метод предварительного напряжения гибких связей мо-
жет выполняться по типу предварительного натяжения оттяжек
мачт или других подобных сооружений при помощи фаркопфов или
домкратов двойного действия. Обе диагональные связи нужно на-
прягать равномерно и одновременно. Наиболее широкое распро-
странение получил электротермический метод предварительного
напряжения гибких связей. В принципе он отличается от рассмот-
ренного выше электротермического метода натяжения затяжек
лишь тем, что при его использовании необходимо учитывать про-
висание гибких связей. Существуют различные меры по устране-
нию их провисания.
Если гибкие связи нагреваются в горизонтальном положении, а
стержни — на заранее устроенных в узлах рам упорах, то прови-
сание стержней легко устраняется установкой легких подпорок из
дерева или тонкостенных труб.
Если гибкие стержни нагревают в проектном положении, в упо-
рах предусматриваются натяжные гаечные устройства, а по кон-
цам напрягаемых стержней должна находиться резьба. В резуль-
тате нагрева напрягаемые стержни удлиняются. В это время
равномерно завинчивают гайки, стержни связей натягиваются,
ликвидируя таким образом свое провисание. Удлинения контроли-
руют поворотами гаек за вычетом того их количества, которое
было необходимо для устранения свободного провисания ненагре-
того стержня гибкой связи. Усилия натяжения связей после осты-
вания можно также контролировать динамометрическим гаечным
ключом.
Расчеты электронагрева гибких диагональных связей аналогич-
ны расчетам натяжения затяжек.
При подборе сечений элементов усиления можно руководство-
ваться следующими рекомендациями.
Гибкие связи, как правило, должны быть круглого сечения. Та-
кой тип сечения считается наилучшим, с точки зрения коррозие-
стойкости и работы на растяжение. В отдельных случаях, когда
из-за требуемых больших площадей сечений гибких связей невоз-
можно применить имеющийся в наличии сортамент круглых стерж-
ней, используют равнобокие уголки, швеллеры.
Предварительной площадью сечения гибких связей при расчетах
можно задаваться в пределах:
Fy= (0,05--0,08) FCT,
где fCT — площадь сечения стойки рамы.
Диагональные раскосы в- большинстве случаев принимаются
сквозного сечения. Сплошное сечение может приниматься при уси-
лении конструкций фахверков. Предварительная площадь сечения
диагональных раскосов должна быть в пределах (0,304-0,40) Ест.
28
Величину предварительного напряжения гибких связей выбира-
ют с таким расчетом, чтобы на 10—20% перекрыть приходящиеся
на эти связи сжимающие усилия.
При расчетах раскосов, сжимаемых затяжками, внецентрен-
ность приложения напрягающих усилий следует учитывать введе-
нием коэффициента Лвн. При напряжении силовым способом он
равен 0,95, электротермическим — 0,90 и маломощным домкра-
том — 0,80.
Потери предварительного сжатия раскосов за счет податли-
вости упоров в узлах рамы можно приравнять 20%. Следует учи-
тывать также потери, вызванные упругой податливостью самой
рамы.
УСИЛЕНИЕ РАМ ЖЕСТКИМИ РИГЕЛЯМИ
И ДИАГОНАЛЬНЫМИ РАСКОСАМИ
В тех ярусах и пролетах рам эксплуатируемых зданий и сооруже-
ний, в которых невозможно установить диагональные раскосы и
связи, устраивают новые жесткие ригели или увеличивают жест-
кость существующих ригелей рам и плит перекрытий, сочетая с
диагональными раскосами, устанавливаемыми в тех местах, где
имеются свободные габариты.
Эффективность добавления новых или значительного увеличе-
ния жесткости существующих ригелей и плит перекрытий объясня-
ется свойствами статически неопределимых систем, заключающи-
мися в увеличении изгибающих моментов в тех элементах рамы,
жесткость которых мы увеличиваем, и в соответствующем их
уменьшении в примыкающих стержнях, жесткость которых остает-
ся прежней.
Таким образом, регулированием жесткости элементов в наиболее
доступных местах эксплуатируемых рамных конструкций в услови-
ях действующего предприятия и под полной эксплуатационной на-
грузкой можно рационально перераспределить усилия, возникаю-
щие в. элементах рам. Предлагаемый комбинированный способ
усиления дает возможность уменьшить изгибающие моменты в
стойках рам. Таким способом можно усиливать не только металли-
ческие, но и железобетонные рамы, несущие тяжелое обрудование.
Практика эксплуатации рамных конструкций, усиленных способом
постановки жестких ригелей в сочетании с раскосами, показала их
хорошую работу на динамические нагрузки.
Наиболее простой способ увеличения жесткости ригеля — подве-
дение цельных или составных прокатных или сварных балок с при-
варкой их к нему под нагрузкой в нагретом состоянии. Если в кон-
кретных условиях невозможно или очень трудно подводить балки
снизу, то над ригелем вскрывают конструкцию пола, а усиливаю-
щую конструкцию приваривают к верхней полке ригеля в предва-
рительно сжатом состоянии.
29
В обоих случаях увеличивающие жесткость ригеля элементы не-
обходимо заводить в узлы рам с последующим их жестким креп-
лением.
Жесткость ригеля рам можно увеличить также путем бетониро-
вания их верхнего пояса или устройства сплошных монолитных же-
лезобетонных плит на перекрытиях. В этих случаях необходимо
также обеспечить жесткое соединение конструкций усиления со
стойками рамы.
Соединение металлического ригеля с железобетонными конструк-
циями или его бетонирование увеличивает жесткость ригеля и по-
зволяет вводить в расчет его повышенную жесткость:
£7np = v-£7p,
где v> 1 — коэффициент увеличения жесткости ригеля.
Н. В. Никитин, анализируя результаты испытаний сталебетонных
перекрытий, пришел к заключению, что полезную ширину послед-
них, вовлеченную в состав ригеля в качестве его полки, следует
приравнивать половине расстояния между осями ригелей. Инте-
ресно отметить, что при испытаниях длина ригеля между опорами
и расстояние между осями ригелей были близки по величине. При-
нимая изгибающие моменты положительными, Н. В. Никитин *
составил таблицу значений v для ригелей прокатного профиля
(табл. 1). Здесь Fq — означает приведенную к металлу площадь
поперечного сечения бетонной полки; п— отношение модулей упру-
гости стали и бетона. Для тяжелого бетона М 200 п = 7, для тяже-
лого бетона М 110 10,-а .для легкого М 110 /г= 17.
Таблица 1
Номер профиля Fo, см2
50 | 100 - ( 200 | 300 | 500
30 ’ . 2,77 3,44 4,02 4,27 4,5
. ~ 33 2,57 3,21 . 3,.78 4,03 4,26
36 2,40 3,10 3,55 3,82 4,06
40 2,22 2,79 3,33 3,59 3,85
45 2,03 2,55 3,08 3,35 3,60
50 1,87 - 2,35 2,85 3,12 3,39
55 1/76 2,21 - . 2,69 2,96 3,24
60 ’ 1,68 2,08 2,56 2,82 3,10
При отрицательных изгибающих моментах (растягивающих
верхнюю полку) коэффициенты v для тех же номеров прокатного
профиля стали (в возрастающем порядке — от высших номеров
профиля к низшим равны): для п = 7 — от 1,38 до.1,58; для п=10—
от 1,3 до 1,47 и для п — 17 — от 1,19 до 1,31. Те же значения должны
быть отнесены к случаю с положительными изгибающими момен-
* А. И. Сегаль. Высотные сооружения. М., Издательство литературы по
строительству и архитектуре, 1949.
30
тами, если по тем или иным соображениям железобетонное пере-
крытие нельзя считать включенным в совместную работу с метал-
лической балкой.
При определении коэффициента v растянутая зона бетона во
внимание не принималась. В практических расчетах его предла-
гается учитывать на том же участке ригеля, где бетонная полка
сжата, т. е. на участке положительных изгибающих моментов, а
также в том месте, где отрицательные моменты, имеют небольшие
значения. При этом следует рассматривать напряженное состояние,
возникающее при совместном действии вертикальной и ветровой
нагрузок. . ’
При усилении ригеля железобетонной обоймой и такой же мо-
нолитной плитой его рассматривают как тавровую железобетон-
ную балку с жесткой арматурой.
Примеры усиления путем увеличения
жесткости конструкций и их узлов
Ряд примеров усиления конструкций увеличением их жесткости (постанов-
кой дополнительных, перестановкой существующих связей жесткости, применени-
ем предварительного напряжения, постановкой дополнительных распорок, подко-
сов и т. п.) дан в работахгМ. Н. Лащенко [17—20]. Приведем самые характерные.
1. При восстановлении одного из цехов, выполненного по типовому проекту,,
из-за общей недостаточной жесткости всего сооружения колонны крайнего ряда
от действия вертикальных и горизонтальных нагрузок сместились на уровне под-
крановых балок на расстояние до 70 мм. Усиление сооружения было достигнуто*
установкой по нижним поясам ферм дополнительных связей.
2. Вибрация конструкций миксерного отделения одного из металлургических
комбинатов приводила к выпаданию из каркаса фахверков целых полей кирпич-
ных, стен во время работы крана грузоподъемностью 125 г на отметке +27,00 м.
Недопустимые вибрации были устранены введением дополнительных вертикаль-
ных й горизонтальных связей по всему каркасу и шатру здания.
3. При восстановлении Московских триумфальных ворот в Ленинграде (1958—
1960 гг.) около 25% конструктивных элементов, разрушенных во время Великой
Отечественной войны, были заменены новыми. Чугунные плиты архитрава тол-
щиной 25,4 мм были заменены стальными листами толщиной 8 мм. Ворота вы-
полнены в виде двойного шестиколонного портика общей высотой 25 м. Каждая
отлитая из чугуна колонна состоит из семи пустотелых барабанов, установлен-
ных друг на друге. Расчетом была установлена недостаточная величина коэффи-
циента устойчивости при действии ветровой нагрузки, вызванной заменой плит
архитрава более легкими. По проекту усиления, разработанному под руковод-
ством Н. Н. Аистова [1], в системе портика были устроены жесткие рамы. Под
каждой парой колонн в поперечном направлении в фундаментах были устроены
железобетонные прогоны, а. над капителями колонн уложены двутавровые свар-
ные балки. Внутри каждой колонны пропущено по четыре тяжа, прикреплен-
ных .внизу к железобетонным прогонам и вверху — к балкам. Тяжи были пред-
варительно натянуты. В результате образовалась замкнутая прямоугольная
жесткая рама: две парные колонны, с тяжами, железобетонный прогон в фунда-
менте, и двутавровые балки в архитраве. Таким образом была значительно уве-
личена жесткость колонн уникального архитектурного памятника.
4. Реконструкция главного здания мартеновского цеха, построенного в усло-
виях вечной мерзлоты, была вызвана необходимостью увеличения мощности
печей в два раза, повышением грузоподъемности кранов, утяжелением' кровли
в процессе строительства в связи с заменой сборных железобетонных плит мо-
нолитными и неравномерной осадкой фундаментов. Конструкции были усилены
посредством устройства нового фонаря, включенного в работу основной рамы.
31
Он включался в совместную работу с основной рамой предварительным натяже-
нием одного из раскосов усилием 40 т. Таким образом, увеличилась и общая по-
перечная жесткость рамы, и усилия в ней перераспределились в результате изме-
нения статической схемы конструкции. Значительное увеличение поперечной
жесткости всего сооружения, обусловленное увеличением крановой нагрузки,
было достигнуто дополнительным изменением статической схемы сооружения —
поперечной конструкции цеха — введением вертикальных связей между колон-
нами рабочей площадки. Проект был выполнен Ленинградским отделением
ЦНИИпроектстальконструкция.
5. Здание мартеновского цеха одного из металлургических заводов рекон-
струировалось одновременно с восстановлением (также по проекту Ленинград-
ского отделения института ЦНИИпроектстальконструкция).
В соответствии с проектным заданием крановая нагрузка должна была воз-
расти. Поперечная схема здания- до усиления не была достаточно жесткой.
Существовавшие горизонтальные и вертикальные связи не обеспечивали необ-
ходимой жесткости и передачи нагрузок на главные рамы. Все это вызывало
значительные деформации конструкций во время эксплуатации здания. Рекон-
струкцией предусматривалось устройство крытого шихтового пролета, ранее
представлявшего открытую эстакаду.
Для увеличения жесткости стропильные фермы закреплялись на колоннах и
подстропильных фермах, а также создавалась надежная система горизонтальных
и вертикальных связей.
Устройство крытого шихтового пролета увеличило общую поперечную жест-
кость всего здания.
6. Усиление поперечной конструкции цеха (по материалам ЦНИИпроектсталь-
конструкции) было вызвано большой деформацией колонн при работе мостового
крана грузоподъемностью 75 и консольного грузоподъемностью 5 т с вылетом
стрелы 7 м. Деформации были настолько велики, что мостовой кран заклинивал-
ся, преждевременно истирались рельсы, наблюдалась реборда катков. Все это
могло привести к сходу крана с рельсов. Шаг колонн крайнего ряда цеха,
представлявших собой отдельно стоящие консольные стойки, был равен 5,12 м.
Верх колонн от консольного крана, как показали испытания, перемещался на
27—30 мм. Чем больше была крановая нагрузка, тем интенсивнее включалась
в работу тормозная ферма, расположенная по верху колонн: при нагрузке 3,9 т
конструктивная поправка (отношение действительных напряжений или прогибов,
к теоретическим) составила 0,7—0,87, при нагрузке 5,0 т — 0,52—0,68. Тормозная
ферма в различной степени перераспределяла горизонтальную нагрузку между
соседними колоннами, чем и объясняется различие в величинах перемещений.
При одновременной установке мостового крана грузоподъемностью 75 т и кон-
сольного грузоподъемностью 3,9 т величина перемещений достигала 32,5 мм.-
Усиление конструкций должно было обеспечить пространственную их работу
и увеличить жесткость каркаса.
Для уменьшения величины горизонтальных смещений верхнюю тормозную
ферму выполнили неразре^ной, а на уровне верхних катков консольных кранов
установили дополнительную горизонтальную ферму. Такая конструкция обеспе-
чивала совместную работу колонн и позволяла разгрузить наиболее нагруженную
из них. Повторные испытания, проведенные после усиления, показали, что гори-
зонтальные смещения резко уменьшились.
Усиление сооружений и конструкций увеличением их жесткости, как видно из
приведенных примеров, часто требует изменения их конструктивной схемы.
Например, при реконструкции мартеновского цеха одного из металлургиче-
ских заводов Урала, заключающейся в увеличении емкости двух мартеновских
печей от 90 до 260 т каждой, потребовалось увеличить грузоподъемность кранов
в различном пролете от 90 до 175. т, а в печном (завалочных кранов) —от 2,5
до 5/20 т [20]. В связи с этим необходимо было усилить существующие конструк-
ции на удвоенную крановую нагрузку. Наибольшие трудности возникли при раз-
работке проекта усиления подкрановой эстакады среднего ряда. Подкрановые
балки печного и разливочных пролетов — пролетом 30 м — клепаные, их высота
на опорах в два раза меньше, чем по середине пролета. На подкрановые балки
при помощи стоек опирались стропильные фермы кровли. В разработанном за-
водом техническом задании на реконструкцию была предусмотрена замена от-
32
дельных конструкций среднего ряда мартеновского цеха, что было выгоднее, чем
их усиление, связанное с несколько большим простоем производства. Но от за-
мены подкрановых конструкций пришлось отказаться, так как это требовало
демонтажа и последующего монтажа кровли печного и разливочного пролетов
цеха. После рассмотрения нескольких вариантов усиления пришли к заключению,
что усиление подкрановой эстакады можно выполнить, изменив ее конструктив-
ную схему, в результате чего наряду с уменьшением пролетов подкрановых балок
увеличилась общая жесткость продольной рамы эстакады (риц. 10, рис. 11).
Одновременно было предусмотрено и необходимое увеличение сечений элементов.
Можно было бы дополнительно создать развязку колонн эстакады рабочей пло-
щадкой (она не опирается на колонны), но это оказалось нецелесообразным
Рис. 10. Усиление подкрановой эстакады [17]:
1 — подкосы усиления; 2 — усиление стенок балок.
ввиду необходимости ее усиления. Сечение подкрановых балок печного и разли-
вочного пролетов усиливали горизонтальными листами толщиной 30 мм по верх-
ним и нижним поясам, объединив балки в жесткую пространственную коробку.
Постановка подкосов обеспечивала неразрезность подкрановых балок разли-
вочного пролета, в результате чего на опорах возникали отрывающие усилия, до-
стигавшие при расчетных комбинациях крановых нагрузок на крайних опорах
100, а на средней — 200 т. Эти усилия воспринимались тягами, скреплявшими опор-
ные части балок с колоннами. Экспериментальная проверка подтвердила на-
личие отрывающих усилий на опорах подкрановых балок, причем наблюдалось
совпадение фактических и расчетных величин напряжений в сечениях тяг.
Запорожским отделением Приднепровского Промстройпроекта [20] при уси-
лении эстакады, колонны которой имели значительное отклонение по вертикали в
двух направлениях, что часто приводило к их рихтовке, предусматривалось на-
ращивание верхушек колонн и устройство распорок между ними. Распорки были
запроектированы в виде решетчатых пространственных ферм. Жесткость эстака-
ды обеспечивалась системой вертикальных и горизонтальных связей. Усиление
конструкций эстакады позволило улучшить обслуживание кранов благодаря на-
личию распорок, к которым подвешивались монорельсы и площадки.
Реконструкция эстакады проводилась в условиях действующего предприятия.
2 5-1161
33
2900
Рис. 11. Крепление тягами подкосов усиления к подкрановым бал-
кам.
УСИЛЕНИЕ ПОДВЕДЕНИЕМ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
(ЭЛЕМЕНТОВ) И ИЗМЕНЕНИЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ
ПОДВЕДЕНИЕ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ВВЕДЕНИЕ НОВЫХ
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Этот способ применяют тогда, когда непосредственное усиление
конструкции не представляется возможным.
При усилении мостовой фермы был применен следующий прием. Фермы шме-
ли пояса коробчатого сечения, а стойки и раскосы состояли из двух ветвей,
соединенных между собой решеткой. Усиливающие фермы такого же очертания,
как и существующие, были изготовлены из полосового железа. Эти плоские фер-
мы по частям были заведены в среднее свободное пространство между существу-
ющими. Все узловые сопряжения элементов были выполнены сваркой встык, для
чего в косынках были сделаны соответствующие вырезы. Усиливающие фермы
соединялись с основной' конструкцией, накладками из прлосового железа. После
окончательной сборки посредством ’ подвешивания и подтягивания существующих
ферм часть постоянной нагрузки передавалась фермам усиления.
Подкрановая ферма усиливалась подведением внутри коробчатого верхнего
пояса сварных двутавровых балок (рис. 12). Эти балки крепились болтами к
поперечным диафрагмам верхнего пояса и подпирали его горизонтальные листы.
крана грузоподъемностью по 10 т. При
Рис. 12. Усиление перекрытия подведением до-
полнительных балок [17]:
/ — существующие балки; 2 — подводимая балка уси-
ления.
Ростовским отделением Промстройпроекта при разработке про-
екта реконструкции прокатного цеха металлургического завода был
разработан и осуществлен метод использования новых подстро-
пильных ферм для усиления таких же существующих подстро-
пильных ферм. Реконструкция была вызвана необходимостью уста-
, новки нового прокатного стана между двумя существующими.
Пролет металлической фермы здания прокатного цеха — 31,5,
шаг — 7 и шаг колонн— 14 м. По колоннам установлены подстро-
пильные фермы и подкрановые балки пролетом 14 м, расчетная
крановая нагрузка — два ' ~ —
разработке технического
комплекса стана выездны-
ми бригадами Гипромеза
и Ростовского отделения
Промстройпроекта было
выявлено, что при разме-
щении стана в указанном
месте две существующие
колонны необходимо уб-
рать. Было решено не на-
рушать работы несущих
конструкций кровли, а существующие подкрайовые балки заменить
новыми — пролетом 28 м. Нагрузка, которая воспринималась удаля-
емыми колоннами, должна передаваться на подводимые под су-
ществующие новые подстропильные фермы пролетом 28 м.
Верхняя (оставшаяся после удаления нижней) часть каждой
из удаляемых колонн включалась в работу новой подстро-
пильной фермы и являлась, с одной стороны, ее средней стойкой, а
2*
35
с другой,— элементом, передающим нагрузку на подстропильную
ферму. Таким образом, работа всех элементов оставалась без из-
менений: фермы пролетом 31,5 м передавали нагрузку существую-
щим подстропильным фермам пролетом 14 м, а последние, в свою
очередь,— оставшейся верхушке колонны, которая как элемент
подводимой подстропильной фермы усиления передавала на нее
всю нагрузку: Поперечный разрез и фрагмент продольного разреза
цеха по удаленной колонне представлены на рис. 13 и 14. Таким
образом, подведение новой конструкции (подстропильной фермы)
позволило произвести необходимый обрез колонны на уровне низа
лонна обрезана.
Рис. 14. Поперечный разрез цеха:
/ — проектируемая подстропильная ферма; 2 — проектируемая подкрановая
балка. й
подводимой фермы и принятия на себя всей нагрузки — от веса
покрытия. В проекте была предусмотрена следующая последова-
тельность работ.
1. Установка на монтажной сварке горизонтальных продольных,
и поперечных связей по нижним поясам стропильных ферм для
равномерного распределения усилий между смежными рамами.
2. Усиление смежных колонн.
3. Демонтаж подкрановых балок, примыкающих к удаляемым
колоннам. * _
4. Подъем удаляемых колонн домкратами на 10 мм.
5. Установка новых подстропильных ферм пролетом 28 м с за-
варкой всех монтажных швов и установкой распорок для обеспе-
чения расчетной гибкости поясов. *
6. Спуск удаляемых колонн на домкратах до принятия ими пер-
воначального положения или подвеса на новых подстропильных
фермах.
7. Обрезка колонн ниже новых подстропильных ферм и снятие
колонн с фундамента краном.
8. Установка новых подкрановых балок пролетом 28 м и устрой-
ство дополнительных связей.
Особое внимание было уделено узлам стыкования верхнего и
нижнего поясов подстропильных ферм.
Для уменьшения разрыва в работе мостовых кранов был не-
сколько изменен порядок выполнения работ: колонны поднимали
домкратами до демонтажа подкрановых балок, затем под метал-
лические башмаки колонн забивали клинья. Во время монтажа
подстропильных ферм движение кранов продолжалось.
После окончания монтажа подстропильных ферм приступали к
демонтажу подкрановых балок и удалению колонн, после чего
сразу же устанавливали новые подкрановые балки. Высота пред-
варительного подъема колрнн была увеличена на месте от 10
.до 20 т, поскольку после удаления клиньев и спуска, домкра-
тов вертикальное перемещение колонн вниз составило около
18 мм,
При постройке одного из многоэтажных зданий усилить суще-
ствующие колонны, которые должны были нести дополнительную
нагрузку, не представлялось возможности [33]. Поэтому вокруг
старых колонн были поставлены новые. На образовавшиеся кусты,
состоящие из старых и новых колонн, была впоследствии передана
вся нагрузка.
Новые дополнительные элементы решетки часто вводятся для
усиления стропильных, крановых, мостовых ферм и решетчатых
подкрановых балок.
В работе [33] рассмотрена схема усиления решетчатой подкра-
новой балки литейного отделения мартеновского, цеха. В связи с
увеличением крановой нагрузки до 105 т верхний пояс балки ока-
зался перенапряженным; поясные заклепки расшатались', совмест-
ная работа на изгиб составного сечения пояса нарушилась. Напря-
жения, по сравнению с предусмотренными расчетом, резко возрос-
ли. Испытания показали, что действительные напряжения были в
1,5—1,7. раза больше теоретических. Балки были усилены введе-
нием дополнительных шпренгелей, сокративших свободную длину
верхнего пояса, а также установкой ребер и коротышей, разгрузив-
ших поясные заклепки. Из рассмотренных выше примеров можно
сделать следующие выводы.
36
37
Подведение дополнительных конструкций и введение дополни-
тельных элементов при усилении конструкций — эффективный и
надежный способ усиления.
При введении новых дополнительных элементов не требуется
большого расхода металла, а такое усиление легко производится
под полной нагрузкой. -
На подведение дополнительных новых конструкций расходуется
много металла, иногда почти столько же, сколько и на выполнение
новых конструкций. Этот способ целесообразно применять в тех
случаях, когда использование других способов усиления менее эко-
номично. . '
ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ ИЗМЕНЕНИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ
Усиление посредством изменения конструктивной схемы исклю-
чает всякий шаблон в выборе приемов, которые могут быть очень
разнообразными и представлять большой интёрес для инженера.
Изменением конструктивной схемы можно как бы руководить игрой
усилий (подчас очень сложной) в той или иной конструкции в про-
цессе ее усиления, «перекачивая» усилия из более слабого места
в более сильное или добиваясь желаемого равномерного распреде-
ления их по всей, конструкции. Практика, показала, что правиль-
ным изменением конструктивной схемы всегда можно добиться
наиболее рациональной работы конструкции при любой нагрузке и
в конструкциях любой сложности.
Этот способ успешно применяется во всех случаях усиления: не-
отложно-аварийном, временном, ,постоянном, перспективном. Он
особенно эффективен при усилениях под нагрузкой. Посредством
изменения конструктивной схемы усиливают почти все наиболее
распространенные в промышленном' и гражданском строительстве
виды конструкции: колонны, балки, рамы, пространственные кон-
струкции и др. При этом, очень важно выбрать тот или другой при-
ем изменения конструктивной схемы в зависимости от окружающих
условий (насыщенности оборудования, наличия свободных габа-
ритов, видов нагрузок и т. п.) и состояния конструкций в момент
усиления’ •
Многочисленные приемы усиления посредством изменения кон-
структивной схемы разделяются по следующим основным призна-
кам [17].
1. Усиление без превращения в новые койструктивные формы.
Например, увеличением жесткости какой-либо одной колонны в по-
перечной схеме пролетного сооружения цеха можно в ряде случаев
достичь необходимого перераспределения усилий во всей конструк-
ции.
2. Усиление с частным превращением в новые конструктивные
формы. Например, установка затяжки в раме и защемление кон-
цов стоек превращает двухшарнирную раму в такую же конструк-
цию (раму)., но с защемленными опорами й затяжкой.
38 ' '
3. Усиление с полным превращением в новые конструктивные
формы. Например, * введением шпренгеля однопролетный ригель
(балка) превращается в новую конструкцию — шпренгельную
балку.
Изменить конструктивную схему сооружения можно путем изме-
нения поперечной, реже продольной, а иногда той и другой схемы
одновременно. Последний прием наиболее распространен при уси-
лении многопролетных конструкций и сооружений.
Изменение жесткости отдельных сооружений в большинстве слу-
чаев производится посредством изменения их конструктивной схе-
мы: способа присоединения конструкций, постановкой дополни-
тельных элементов, подкосов, жестких узлов, жестких ригелей,
связей и т. п.
Однако постановка связей пространственной жесткости каркаса
здания в целом может изменить конструктивную схему связевой
системы, не изменяя конструктивной схемы отдельных элемёнтов
этого каркаса, например, поперечных рам, подкрановых балок
и т. п.
Увеличение жесткости узлов сооружения увеличивает его общую
жесткость, но не изменяет его конструктивной схемы. Следует от-
метить, что при всех способах.усиления в некоторой степени изме-
няется и конструктивная схема определенных элементов соответ-
ствующих конструкций. *
Даже при усилении конструкций или их. элементов увеличением
сечений жесткость их изменяется (иногда значительно), что во
многих случаях (если крепление концов этих конструкций или
элементов не шарнирное) влечет за собой перераспределение уси-
лий, что равносильно изменению конструктивной схемы без превра-
щения в новые конструктивные формы. Поэтому ряд приемов уси-
ления выделен в группу усилений посредством изменения конструк-
тивной схемы, очевидно, не с целью их отмежевания от других спо-
собов, а для более глубокого понимания их универсальности.
ПРЕВРАЩЕНИЕ БАЛОЧНЫХ РАЗРЕЗНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В НЕРАЗРЕЗНЫЕ
Этот прием основан на уменьшении пролета балок путем подве-
дения промежуточных опор и благодаря простоте является самым
распространенным и давно применяемым. В зависимости от упру-
гости вводимых дополнительных промежуточных опор они могут
быть жесткими или упругими. Опорами могут служить как стойки,
так и балки. В зависимости от степени упругости этих опор полу-
чается различная степень разгрузки усиливаемых балок.1 Для
лучшей передачи нагрузки от усиливаемых балок на промежуточ-
ные опоры перед установкой последних усиливаемые балки при-
поднимают домкратами, специальными стойками с подклинкой или
другими приспособлениями. Провисание балок производит неже-
лательное впечатление с архитектурно-эстетической точки зрения.
39
Поэтому усиливающие элементы проектируют и изготовляют с об-
ратным выгибом или увеличивают, их сечение. Промежуточные
стойки выполняют из различных материалов (металла, железобе-
тона, кирпичной кладки). Металлические стойки рациональнее из-i
готовлять, из труб. Еще лучше применять преднапряженные теле-
скопические трубы, дающие возможность избежать применения
поддомкрачивания или других способов приподнятия усиливаемых
конструкций. Телескопические трубы, будучи самым рациональным-
элементом с точки зрения работы конструкции на сжатие, автома-
тически выполняют роль домкратов. Однако они эффективны
только при длине стоек более 3—4 м.
Над промежуточными опорами в усиливаемых балках следует
устраивать ребра жесткости.
В результате установки промежуточных опор (что равносильно
уменьшению пролета) в однопролетной балке значительно умень-
шаемся изгибающий .момент (соответственно и нормальные напря-
жения—о). Следует иметь в виду, что усиление путем превраще-
ния разрезных балочных конструкций в. неразрезные следует при-
менять только при надежном основании под опорами. Иногда смеж-
ные разрезные балки превращают в неразрезные без подведения
дополнительных опор, а стыкованием их опорных концов. При этом
возможны следующие варианты.
1. Балки работают на постоянную и полезную нагрузки как не-
разрезные. В этом случае перед объединением концов балок тре-
буется устранить прогиб от постоянной нагрузки.
2. Балки работают на постоянную нагрузку как разрезные, а на
полезную как неразрезные. В этом случае устранять прогиб в кон-
струкции перед ее усилением не нужно.
3. Балки работают на часть постоянной нагрузки и всю полез-
ную нагрузку как неразрезные. В этом случае необходимо ликвиди-
ровать соответствующую часть прогиба от постоянной нагрузки.
Известно, что момент над опорой в двухпролетной неразрезной
балке от равномерно распределенной нагрузки равен по абсолют-
ной величине пролетному моменту разрезной балки. Однако это
не мо^кет служить препятствием для применения такого приема
усиления по следующим причинам. Большие изгибающие моменты
распространяются на небольшой участок по длине балки, на кото-
ром расположены элементы, превращающие разрезные балки в
неразрезные. Эти элементы рассчитывают на восприятие опорных
элементов.
Уменьшение пролетов балочных конструкций частично достига-
ется постановкой подкосов и подвесок.
Подвесные опоры могут использоваться при усилении подкрано-
вых балок больших пролетов (в мартеновских цеха^с) [20]. Край-
ними опорами таких балок служат колонны, а промежуточными —
наклонные подвески из профильной стали, передающие нагрузку
на верхушки колонн. Распор, возникающий при одностороннем за-
гружении, передается на соседние балки. Такие подвески выпол-
няют, как правило, предварительно напряженными.
Установка подкосов и подвесок усиления считается в ряде слу-
чаев более рациональной, чем подведение дополнительных опор.
В последнем случае зачастую приходится проводить громоздкие
мероприятия в связи с необходимостью предельного уменьшения
осадки подводимых опор после загрузки конструкции. С этой целью
грунт, находящийся под подошвой фундамента новой дополнитель-
ной опоры, предварительно обжимают. Усиление обжатия должно
быть больше расчетной нагрузки на стойку. При влажных, подат-.
ливых глинистых грунтах, дающих осадку длительное время, об-
жатие неэффективно. В этих случаях значительно увеличивают
площадь подошвы фундамента.
Изменение конструктивной схемы успешно используется при уси-
лении ферм, рам и других конструкций, что будет рассмотрено да-
лее при изложении приемов усиления отдельных конструкций.
ПРЕВРАЩЕНИЕ БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В ШПРЕНГЕЛЬНЫЕ
Усиление балочных конструкций превращением их в шпренгель-
ные системы имеет ряд преимуществ по сравнению с устройством
дополнительных промежуточных опор. Во-первых, не всегда це-
лесообразно загромождать помещения столбами и устраивать в
них дополнительные фундаменты; во-вторых, шпренгельные кон-
струкции усиления требуют небольшого расхода металла. Кроме
.того,'шпренгельные системы наиболее пригодны к предваритель-
ному напряжению простейшими способами. Введение шпренгеля в
большинстве случаев производится без увеличения сечения усили-
ваемой балки. Конструкция усиления в зависимости от конкретных
условий может быть снизу, сверху или в пределах высоты усили-
ваемой балки. В последнем случае шпренгель выполняют двухвет-
венным, с симметричным расположением ветвей по обеим сторо-
нам конструкции. Главное отличие шпренгельных балок от нераз-
резных, лежащих на жестких опорах, заключается в том, что
промежуточные опоры балки шпренгельной конструкции упругие,
благодаря соответствующей податливости всех элементов шпренге-
ля. Кроме изгиба, балка, усиленная шпренгелем, подвергается воз-
действию сжимающих усилий, равных распору шпренгеля. Со-
зданием определенной величины предварительного напряжения
шпренгеля можно довести усиленную балку, нагруженную сим-
метричной нагрузкой, до состояния, аналогичного неразрезной бал-
ке-на жестких опорах (если, конечно, не учитывать сжимающих
балку усилий). '
Важный этап усиления — включение шпренгеля в полную сов-
местную работу со старой конструкцией. Это достигается либо
укорочением цепи при помощи стяжных приспособлений или ее
натяжением другим способом. В результате предварительного на-
тяжения шпренгеля в усиливаемой балке.возникают моменты и
прогибы, обратные возникающим от действующей нагрузки. Дру-
гими словами, здесь имеется эффект антинагрузки, приложенной
40
41
в точках присоединения стоек шпренгеля. Однако при усилении ба-
лок предварительно напряженными шпренгелями не следует упу-
скать из виду факт, что усиливаемая балка испытывает сжимаю-
щие усилия, возрастающие пропорционально усилиям натяжения
шпренгеля и величине внесенных нагрузок. Поэтому следует при-
нимать все необходимые меры по обеспечению устойчивости балки,
чтобы не допускать аварий.
Соответствующей конструкцией и натяжением шпренгеля мож-
но добиться такого положения, что эпюры изгибающих моментов в
усиливаемой балке от расчетной нагрузки и от натяжения шпрен-
геля взаимно уравновесятся как одинаковые по величине и про-
тивоположные по знаку. В этом случае ее можно* заставить
работать только на сжатие. Можно также уравнять опорные и
пролетные моменты.
Крепление шпренгеля к усиливаемой балке желательно распола-
гать так, чтобы точка приложения сжимающей силы находилась
не в центре тяжести сечения балки, а как можно ниже с целью со-
здания определенного эт^центриситета. В зависимости от величины
последнего регулируют разгружающие усилия.
Главное достоинство применения предварительно напряженных
шпренгелъных элементов заключается в возможности осуществить
усиление изгибающих моментов под полной нагрузкой и с мини-
мальными затратами труда и материала. Расчет предварительно
напряженных шпренгельных балок приведен в работе [9].
УСИЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЕМ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ *
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБА И ЕГО ОСОБЕННОСТИ
Увеличение сечений используется чаще, чем изменение конструк-
тивной схемы. Этот способ осуществляется при помощи металла,
бетона, железобетона, полимербетонов и других искусственных ма-
териалов, с частичной разгрузкой или под полной нагрузкой. По-
следнее возможно только в случае применения предварительно
напряженных элементов усиления. Таким способом усиливают
стержни ферм, ветви сквозных колонн, сплошные колонны, балки
сплошного сечения и решетчатые, ригели рам, прогоны, стойки рам,
элементы различных пространственных конструкций и т. п.
Как уже упоминалось, элементы усиления, увеличивающие сече-
ния, могут подсоединяться к усиливаемым конструкциям'как не-
напряженными, так и предварительно напряженными.
Применение предварительно напряженных элементов усиления
всегда более эффективно, чем ненапряженных. Ненапряженные
элементы усиления никогда полностью не используются*в работе
конструкций, так как они иногда выходят из строя и становятся
непригодными из-за достижения не первого предельного состоя-
ния, а второго (появление чрезмерных деформаций, а иногда тре-
щин). Широко распространен в настоящее время способ присоеди-
нения новых (усиливающих) элементов к старым при помощи
сварки, который исключает возможность усиления под полной экс-
плуатационной нагрузкой и требует частичной разгрузки усиливаем
мых конструкций, что во многих случаях связано с дополнительны-
ми затратами средств и убытками от простоя производства.
Необходимость применения сплошных сварных швов большой дли-
ны для крепления ненапряженных элементов значительно затруд-
няет работы по усилению. Большое количество сварных швов
отрицательно сказывается на, дальнейшей работе усиленных кон-
струкций (появляются дополнительные остаточные деформации и
напряжения).
Во время усиления конструкций увеличением сечений ненапря-
женными элементами с применением сварки должны быть исклю-
чены также все подвижные нагрузки, передающие на усиливающие
конструкции вибрацию. Это также вызывает дополнительный про-
стой предприятий во время производства работ по усилению [ 13]V
Усиление предварительным напряжением позволяет полностью
использовать несущую способность как усиливаемых, так и добав-
ляемых элементов, не требует остановки производства и разгрузки
конструкции и т. д. [4].
Исследования усиления ферм предварительно напряженными
элементами при динамической и усталостной нагрузках показали,
что этот способ позволяет по сравнению с обычным . сэкономить
4.5—50% металла и получить значительные технологические преи-
мущества [10].
Предварительно напряженные элементы сразу включаются, в
полную совместную работу с существующими, а усиление ими про-
водится под полной эксплуатационной нагрузкой. Это равносильно
постановке таких же, но предварительно ненапряженных элемен-
тов в случае полной разгрузки усиливаемых конструкций, а за-
тем — после усиления — увеличению нагрузки до расчетной.
ВЫБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ УСИЛЕНИЯ
Для усиления металлических конструкций под нагрузкой, могут
использоваться различные строительные материалы, выбор кото-
рых зависит от ряда конкретных факторов. Например, при времен-
ном и неотложно-аварийном усилениях лучше применять дерево
ввиду простоты и удобства его обработки, а также сравнительно
небольшого объемного веса. '
Деревянные элементы усиления используются главным образом
для повышения устойчивости сжатых стержней, которые из-за ка-
ких-то временных (во время монтажа) условий воспринимают
большие сжимающие усилия, чем это предусмотрено при их по-
стоянной эксплуатации. При постоянном (капитальном усилении)
они не применяются. Это объясняется в основном тем, что вслед-
ствие усушки дерево не может участвовать в передаче продольных
усилий.
42
43
Рассмотрим особенности временного усиления деревянными
элементами. В этих случаях можно це проводить специальных ме-
роприятий для передачи продольных усилий, поскольку они не до-
стигают цели, если временное усиление рассчитано не на очень
короткий срок эксплуатации конструкции. Наряду с этим нужно
обратить внимание, на хорошую связь между деревянными и ме-
таллическими элементами для обеспечения их совместной работы
на изгиб. Деревянные элементы усиления могут применяться в ви-
де брусьев и бревен, устанавливаемых на стяжных болтах или об-
жимающих хомутах вдоль усиливающего элемента, по. всей его
длине или на отдельной его части.
Усиление бетоном и железобетоном всегда связано с трудоем-
костью выполнения бетонных и арматурных работ в стесненных
условиях действующих цехов. Оно требует дальнейшего усиления
при необходимости повторной реконструкции или только усиления
в будущем. Кроме того, обычный бетон не пригоден к нормальной
эксплуатации в горячих цехах. И бетон, и железобетон значительно
увеличивают собственный вес усиленной конструкции. Сложность
удаления элементов из бетона и железобетона (в случае такой
необходимости) свидетельствует о целесообразности применения
таких элементов при перспективном усилении.
Металлические конструкции усиливают бетоном или железобе-
тоном только тогда, когда применение элементов из других мате-
риалов нецелесообразно. Это обычно необходимо при усилении
сильно деформированных решетчатых конструкций. Пластобетон
и другие специальные виды бетонов применяются в тех случаях,
когда из-за производственных условий увеличивается агрессивность
окружающей среды.
Для усиления металлических конструкций широко используется
металл: листовая, полосовая и круглая сталь, все жесткие прокат-
ные профили (швеллер, двутавр, уголок и Др.), трубы. Трубы —
наиболее удобный материал для усиления под нагрузкой сж;атых
элементов. С точки зрения коррозионной стойкости, трубчатый про-
филь— также один из лучших. Для усиления растянутых элемен-
тов в зависимости от конкретных условий может использоваться
сталь различных профилей и марок, особенно повышенной и высо-
кой прочности. Для создания больших разгружающих усилий при
помощи предварительного напряжения элементов усиления исполь-
зуются арматурные стержни из высокопрочной стали, стальные
канаты. у
Большого внимания заслуживают гнутые легкие замкнутые про-
фили для усиления сжатых стержней. В этом случае использова-
ние труб повышенной и высокой прочности будет более эффектив-
ным.
УСИЛЕНИЕ ИЗГИБАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Сечения балочных конструкций могут быть усилены различными
приемами. Все они основаны на увеличении сечений обоих или
только рдного из поясов усиливаемой балки. Оно может быть
симметричным или несимметричным относительно нейтральной
оси. Выбор материала и типа усиливающих элементов зависит от
конкретных условий, в которых находится конструкция, подлежа-
Рис. 15. Усиление балок увеличением сечений [14]:
а, б — прокатных; в, г, д — сварных; е, ж, з — клепаных.
щая усилению, а также от наличия того или иного вида профиля
и способа присоединения элементов. Примеры увеличения сечений
прокатных и сварных балок приведены на рис. 15.
Прокатные балки можно усилить приваркой листов,, уголков,
швеллеров, круглых прутов или квадратных стержней, а также
толстостенных труб. Сварные составные балки можно усиливать
при помощи горизонтальных, вертикальных или наклонных листов,
приваренных к полкам или стенке. Если, по технологическим га-
баритам, нижний пояс балки усилить невозможно, а верхний до-
ступен для проведения работ по^усилению, и имеются достаточно
большие свободные габариты, то верхний пояс такой балки усили-
вают формированным легким бетоном в виде плиты с утолщением
места соединения с балкой. Во всех случаях под балки на время
усиления необходимо подводить временные опоры или устраивать
подвески для уменьшения прогибов. При усилении балок легким
железобетоном временные опоры и подвески снимаются только
после набора бетоном проектной прочности.
Элементы усиления удобно крепить на высокопрочных болтах
минимальных диаметров с последующим наложением сварных
швов. Это дает возможность усиливать балки под полной нагруз-
кой, если на время усиления невозможно подвести временные опо-
ры [11, 29].
При производстве,работ по усилению балок особое внимание
следует уделять технологии сварки. .Последовательность ее долж-
на быть такой, чтобы сварочные напряжения разгружали конструк-
45
ff цию. Листы усиления нужно приваривать сначала к нижней полке
J балки, а затем к верхней. Режим сварки (сила тока, напряжение в
> дуге, диаметр электрода, скорость) должен быть подобран так,
чтобы не вызывать чрезмерного разогревания усиливаемой кон-
струкции, так как при больших начальных напряжениях высокая
температура в околошовной зоне может привести к потере несущей,
способности .усиливаемой балки. Для лучшего использования ме-
, талла нижний усиливающий лист до установки в проектное поло-
ч жение (закрепления струбцинами) рекомендуется нагревать до
200—250°, приваривать по краям, после чего приступать к наложе-
нию сварных швов от концов балки к середине пролета.
Как показали проведенные нами опыты, разница температур
нижней полки балки и усиливающего листа, предварительно на-
гретого до температуры 250°, после приварки его краев составляла
80—120°. В балках, усиленных таким способом, сразу после осты-
вания металла было замечено уменьшение напряжений на 15—20°.
Очевидно, прием нагрева нижних листов усиления представляет
собой практический' интерес и может служить предметом дальней-
ших исследований усиления изгибаемых элементов под нагрузкой.
Усиленные под нагрузкой изгибаемые элементы стальных кон-
струкций, несущих статическую нагрузку, рассчитывают по методи-
ке предельных состояний с учетом пластической стадии работы по
СНиП П-В. 3—72 при следующих условиях: а) обеспечении общей
устойчивости балки; б) отношении ширины свеса пояса сварной
балки к его толщине не более 10; в) отношении расчетной высоты
стенки йо к ее толщине б не должно превышать 80
/ 2100
1/^
где R —
расчетное сопротивление металла балки —; г) касательных напря-
жениях в месте наибольшего изгибающего момента не более 0,3/?.
При соблюдении указанных условий можно пользоваться форму-
лами, учитывающими пластическую работу сечения. Прочность при
изгибе в одной из главных плоскостей проверяют по выражению
. Л4С -h Мд р . - „
хоб
где Мс — изгибающий момент, воспринимаемый балкой в момент
усиления;
/Ид — дополнительный изгибающий момент, воспринимаемый
балкой после усиления (добавляющийся в результате
увеличения нагрузки после усиления);
—пластический момент сопротивления всего усиленного
сечения, определяемый по СНиП П-В. 3—72, относи-
тельно оси х—х. >
При изгибе в двух главных плоскостях изгибающий момент рас-
считывается аналогично. В случаях, когда изгибаемые элементы
подвержены динамическим воздействиям или хотя бы одно из ука-
занных условий не выполняется, расчет усилений таких элементов
46
производят по упругой стадии работы. Для этого используются
иные формулы. Для крайнего, волокна старого сечения —
Мс с Л1дГоб < ,
7*об ^об
где lXoQ — момент инерции усиленного сечения.
Для крайнего волокна усиливающей детали —
мдгд D
/х°6 '
где Уд —- расстояние от крайнего волокна усиливающей детали до
нейтральной оси балки после ее усиления.
Прогиб для усиленной балки можно проверять по второму пре-
дельному состоянию от нормативных нагрузок:
а) с учетом пластической стадии работы — по формуле
/с 4~ /д 4~ /ост 4- ft < [У]*
б) без учета пластической стадии работы — по формуле
Л 4- /д + ft
где Л» /ост» [f] — прогибы соответственно: до усиления; от
нагрузки, приложенной после усиления
(сумма нагрузок до и после усиления со-
ставляет нормативную); остаточный про-
гиб вследствие пластических деформа-
ций от температурных напряжений в ре-
зультате сварки; предельный допускае-
мый относительный прогиб;
I — длина балки.
Кроме прочности, деформативности и общей устойчивости при
проектировании усилений изгибаемых элементов нужно проверять
их местную устойчивость (йо СНиП П-В. 3—72) [31].
Стенки балок, если этого требуют условия обеспечения их мест-
ной устойчивости, усиливают постановкой дополнительных корот-
ких ребер в сжатой зоне. Во избежание опасной концентрации на-
пряжений у концов вновь приваренных ребер последние окаймляют
продольными ребрами. Приварку усиливающих элементов необхо-
димо проектировать так, чтобы не допускать потолочных швов.
УСИЛЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
При проектировании усилений центрально .растянутых элементов
путем приварки к ним новых нужно выполнять следующие основ-
ные требования.
1. Центр тяжести элемента после усиления должен совпадать с
центром тяжести старого сечения или быть к нему как можно
ближе.
47
2. Концы усиливающих деталей должны быть заведены за пре-
делы зоны максимальных напряжений усиливаемого, элемента.
В решетчатых конструкциях участками меньших напряжений явля-
ются или концы усиливаемых элементов или сама фасонка. Поэто-
му детали усиления в этих случаях нужно доводить до концов
старых элементов.
При усилении элементов под нагрузкой запрещается наклады-
вать сварные швы поперек элемента.
4. Учитывая потерю прочности элементов при усилении, связан-
ную с их нагревом при сварке, а также с перераспределением на-
пряжений как по сечению элемента, так и между элементами, уси-
ление под нагрузкой рекомендуется производить при напряжениях,
не превышающих 0,5 R, где R — расчетное сопротивление стали
элемента усиления.
5. Размер сварных швов, соединяющих усиливающие элементы
с усиливаемыми, назначается из расчета передачи необходимых
усилий на усиливающий элемент.
6. Толщина угловых швов за один проход не должна превышать
6 мм. При необходимости наложения толстых швов их следует вы-
полнять в два слоя и более, увеличивая катеты швов в каждом на
2 мм. Во всех случаях сварные швы должны быть сплошными во
избежание концентрации напряжений в местах подрезов.
7. Для снижения деформаций от совместного действия нагрузки
и сварки сварные швы начинают накладывать с концов элементов.
После закрепления концевых участков элемента швами, размеры
которых определяются расчетными усилиями на новый металл, пе-
реходят к швам средней части элемента.
8. Сборка усиливающих элементов может выполняться с по-
мощью прихваток электродуговой сваркой в.местах минимальны^
напряжений.
9. За предельное состояние центрально растянутого элемента,
усиленного под нагрузкой, рекомендуется принимать состояние, при
котором в новом дополнительном элементе напряжения достигают
расчетного сопротивления.
Опытами, проведенными В. М. ^Колесниковым [15] на растяну-
тых стержнях, усиленных под нагрузкой, было установлено, что
при исчерпании несущей способности такого стержня разрушение
его часто происходит по усиливающему элементу. После лого как
в основном сечении напряжения достигают величины предела те-
кучести, наблюдается перераспределение’ (выравнивание) напря-
жений между основным и дополнительным стержнями. Предельным
состоянием растянутого стержня, усиленного под нагрузкой, сле-
дует считать такое состояние, при котором напряжения в основном
и дополнительном (усиливающем) элементах достигнут предела
текучести.
Расчет стержней, усиленных под нагрузкой, выполняется ана-
логично расчету изгибаемых элементов. Для стержней, подвергаю-
щихся воздействию только статических нагрузок, формула имеет
вид:
48
Ke + Уд
где Nc- расчетная продольная растягивающая сила до усиления;
то же, после усиления;
Fc, Fy—площади поперечного сечения старого и нового (усили-
вающего) элементов.
Если на центрально, растянутые элементы действует динамиче-
ская или вибрационная нагрузка, прочность' усиленного стержня
проверяют по краевой текучести старого элемента:
Nc + Уд < п
^с+^д
УСИЛЕНИЕ ВНЕЦЕНТРЕННО РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Основные требования при проектировании усилений внецентрен-
но растянутых элементов такие же, как и для центрально растяну-
тых, внецентренно сжатых и изгибаемых элементов. Кроме того,
необходимо обратить особое внимание на следующие условия.
1. Сварные швы должны выполняться только сплошными. Нало-
жение прерываемых швов не допускается, так как в местах начала
и конца каждого участка прерывистых швов создаются многочис-
ленные «подрезы» — опасные концентраторы напряжений, что
часто бывает очагом крупных трещин.
2. Сварные швы, крепящие усиливающий элемент в узлах, долж-
ны включать его в общую работу всего сечения.
Усиления элементов из стали высокой прочности (независимо от
нагрузок), а также из углеродистой стали повышенной прочности
при динамических воздействиях рассчитываются по предельным
состояниям в упругой стадии. За предельное в этих случаях при-
нимают такое состояние, при котором наибольшие фибровые на-
пряжения в старом металле достигают расчетного сопротивления.
Формула расчета на прочность
Nc I Лд_ -L Мс Л4д < р
Рс Fy ~ Wc “ №у ’
где NCi Д/д, УИС, Мд— нормальные силы и моменты, действующие '
до усиления, и добавляем после усиления;
Fc, Wc, Wy —площади и моменты сопротивления для не-
- усиленного и усиленного сечений.
Расчет усилений элементов, выполненных из углеродистых ста-
лей повышенной прочности и воспринимающих только статические
нагрузки, производится с учетом пластической стадии работы при
достижении предельного состояния:
Ус + Уд 13/2 МС4-Л4Д < J
(Fc + Fy)tf ’
J J об /
49
где №"об—пластический момент сопротивления усиленного сече-
ния, определяемый как сумма статических моментов
полусечений, принимаемый в расчете с ограничением:
< 1,2\Г,
об ’
где W — упругий момент сопротивления.
Внецентренно растянутые элементы усиливают в случае, когда «
максимальные напряжения в усиливаемом стержне не превыша-
ют 0,4 R, где R — расчетное сопротивление стали. Если *—- <0,25,
расчеты выполняют только с учетом упругой стадии работы.
УСИЛЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНО СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
/Усиление таких элементов проводят теми же способами, что и
растянутых, с той лишь разницей, что детали усиления могут не
доводиться до узлов. Кроме того, следует стремиться увеличивать
не столько площадь сечения стержня, сколько его жесткость на
изгиб (рис. 16, и, к, н, о, а также рис. 21 и 22).
б
Рис. 16.. Схемы усиления ферм [17]:
А — усиление поясов. — г — элементы усиления в клепаных фермах присоединя-
ются на заклепках; д — м — то же, на сварке; н, о — элементы усиления в свар-
ных фермах присоединяются на месте сварки. Б — усиление стержней решетки.
Осевая сила, действующая на стержень в момент усиления, не
должна превышать [13]
' /Vc < 0,6/?Дс'-?с
где Де, <Рс — площадь сечения и коэффициент продольного изги-
ба неусиленного элемента.
50
Это вызвано тем, что во время сварки могут появляться допол-
нительные прогибы стержня.
Расчет центрально сжатых стержней, усиленных под нагрузкой
обычно производят по формулам, приведенным ниже, в зависи-
мости от условий их работы.
1. Если стержни работают на динамические и вибрационные или
на длительно действующие (статические) нагрузки, расчет выпол-
няют методом предельных состояний с учетом только упругой ста-
дии работы. Устойчивость усиленного стержня проверяют по фор-
муле
Nc + Л^д <
Fc • ?об (^с + ^у) ?об
где NCi — то же, что и в предыдущих формулах;
сроб— коэффициент продольного изгиба усиленного' стер-
жня.
2. Расчет центрально сжатых, стержней, усиленных под нагруз-
кой, работающих только на кратковременную статическую нагруз-
ку, производят с учетом выравнивания напряжений в предельном
состоянии, но при условии, что их гибкость Л <70. Формула для
проверки устойчивости [15]
(Лс + Лу)?об
Для стержней, выполненных из высокопрочных сталей, независи-
' мо от их гибкости и вида' нагрузки, на которую они работают,
расчет выполняют без учета выравнивания напряжений.
УСИЛЕНИЕ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Площадь сечений внецентренно сжатых элементов увеличивают
по схемам, опубликованным ранее [18, 27]. Во всех случаях их
усиление будет наиболее эффективным, если одновременно увели-
чивается их жесткость. '
Указанные элементы усиливают не только для уменьшения на-
пряжений от нормальной силы или изгибающего момента в от-
дельности,. но и для снятия опасных напряжений от всех видов
одновременных силовых воздействий.
Наиболее распространенные внецентренно сжатые элементы —
стойки и колонны, в редких случаях Сжатые пояса стропильных
ферм или решетчатых балок. Обычно внецентренное сжатие со зна-
чительными эксцентриситетами наблюдается в элементах, подвер-
женных случайным искривлениям, хотя они проектировались как
внецентренно сжатые с малыми эксцентриситетами.
Выбирая схему усиления, можно* регулировать прогибы стерж-
ней, усиленных под нагрузкой. Обычно применяется несиммётрич'
ная схема, согласно которой усиливающий элемент расположен
со стороны наиболее сжатого волокна. Таким способом можно зна-
51
чительно уменьшить эксцентриситет продольной силы и прибли-
зиться к условиям работы центрально сжатого стержня.
Для обычных внецентренно сжатых стержней критические напря-
жения представляют собой функцию двух аргументов. Для стерж-
ней, усиленных под нагрузкой, они являются функцией значительно
большего числа аргументов со многими значениями. Очень сложно
рассчитать влияние формы поперечного сечения стержней, усилен-
ных под нагрузкой. В связи с этим рекомендуется [24] применять
метод приближенного расчета устойчивости стержней, усиленных
под нагрузкой. По характеру работы такие стержни эквивалентны
внецентренно сжатым, имеющим в ненагруженном состоянии на-
чальный прогиб (fl™ ) и внутреннюю уравновешенную эпюру соб-
ственных напряжений. Если последними пренебречь, то критиче-
ские напряжения можно определять по обычным формулам с
подстановкой в них
^прив == £ + /“кв,
где еприв, е — приведенный и фактический эксцентриситеты.
Учет эпюры сводится к некоторому увеличению начального про-
гиба эквивалентного стержня /экв=/н, где fH— начальный прогиб
старого стержня в момент его усиления. Следовательно, устойчи-
вость внецентренно сжатых стержней, усиленных под нагрузкой,
можно проверить приближенно по формулам, применяемым для
обычных внецентренно сжатых элементов с эксцентриситетом
^прив “ & 4“ /н*
Такой приближенный метод расчета прост и применим для любой
формы поперечного сечения.
Усиленные внецентренно сжатые и сжато-изогнуть1е элементы
стальных конструкций рассчитывают по предельным состояниям.
Расчет таких элементов, выполненных из углеродистых сталей и
сталей повышенной прочности, на длительные статические и дина-
мические нагрузки производится по упругой стадии работы.
Внецентренно сжатые стефжни из углеродистой стали и стали
повышенной прочности, работающие только на кратковременные
статические нагрузки, рассчитывают по упруго-пластической, а
стержни из высокопрочной стали во всех случаях — по упругой
стадиям.
А. Проверка прочности внецентренно сжатых
усиленных стержней. 1. В упругой стадии работы.
Для крайнего волокна старого сечения должно выполняться не-
равенство:
АГС । А^д . А4с#с . А4Д » г/рб г>.
Fc Fc + Fy /с /об ’
для крайнего волокна добавляемой детали проверяется условие:
А/д А4д • г/д
Fc + Fy /об
где ус — расстояние от нейтральной оси старого сечения до наибо-
лее удаленного его волокна;
52
//об — расстояние от нейтральной оси усиленного сечения до на-
иболее удаленного волокна старого сечения;.
z/д—то же, для наиболее удаленного волокна нового сечения.
Трактовка остальных обозначений аналогична принятым выше.
2. С учетом пластической стадии работы при условии
N с “1“ Nд Л .
———< 0,25 по формуле
# (Лс + )
Nc + Nz "р2 Л4С + Л4Д <1
₽(F«T4-F«T) J + ’
где №об — пластический момент сопротивления усиленного сече-
ния, не превышающий упругого момента сопротивления
при изгибе в плоскости стенки — более чем в 1,12 раза
и при изгибе в плоскости полок — более чем 1,2 раза.
В остальных случаях проверка производится с учетом лишь упру-
гой стадии работу материала.
Б. Проверка устойчивости внецентренно сжа-
тых усиленных стержней. 1. В упругой стадии: а) в пло-
скости действия момента — по формуле
Л^с + Г
Твн.Об^С ^ВН.Об (^С
где срвн.об-коэффициент понижения расчетного сопротивления при
внецентренном сжатии для усиленного стержня, прини-
маемый'по СНиП П-В. 3—72 в зависимости от услов-
ной гибкости усиленного стержня \х и приведенного
эксцентриситета =
где \х — гибкость стержня;
ц — коэффициент влияния формы сечения.
При mi >20 устойчивость не проверяют.
б) из плоскости действия момента относительно оси у—у при
относительном эксцентриситете
, / Л4д;с + МХД\ ( FС + Z7у \ 1Л
шх = ------------ -------— <10
\ /Vc+Л/д )\ ^хоб )
по формуле
.. .......+ —
?Уоб * ТобСоб (^с + ^у)
где <рУоб — коэффициент продольного изгиба усиленного
стержня при центральном сжатии, принимаемый
по СНиП П-В. 3—72, в зависимости, от гибкости
усиленного стержня;
о
Соб—--------- — коэффициент совместного влияния моментов МХгС
1-}-атх •
и Мх,л на устойчивость внецентренно сжатого уси-
ленного стержня.
53
Коэффициенты а и 0, а также ограничения на коэффициент С
принимаются по СНиП П-В. 3—72.
При определении /лхза расчетные моменты МХ=МХС +Мху при-
нимаются:
а) для усиленных стержней с концами, закрепленными от сме-
щения перпендикулярно к плоскости действия момента,— макси-
мальные значения моментов в пределах средней трети длины
стержня (но не менее полусуммы наибольших по длине стержня
моментов)
Л4Сх и Мсу;
б) для усиленных внецентренно сжатых стержней с одним защем-
ленным, а другим свободным концами — моменты в защемлении.
Если на усиленный внецентренно сжатый стержень действуют
изгибающие моменты в обеих главных плоскостях, его устойчивость
/х >1у проверяют по формуле
Nc___| ______^Д_____ п
Соб^с Соб^с + ТМ " ’
гДе ?^об=^ноб/С; .
фуоб — коэффициент понижения расчетного сопротивления при
внецентренном продольном изгибе относительно оси
У—У\
N'c< 0,4 RF('^
2. С учетом пластической стадии работы проверка производится,
если имеются основания считать, что старый и новый металл рабо-
тают совместно, т. е. напряжения в них после усиления" и полной
загрузки стержня примерно одинаковы. Тогда
.."д ' < /?; Лс < 0,5 RF«m об.
(^с + ^у) ?йн об t
УСИЛЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКЦИЙ
ПРИЧИНЫ УСИЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКЦИЙ
Необходимость усиления соединений (креплений) металлических
конструкций может быть вызвана следующими причинами.
1. Увеличение несущей способности конструкций. .
2. Увеличение несущей способности соединений элементов и кон-
струкций в результате появления новых менее благоприятных ком-
бинаций нагрузок или увеличения последних.
3. Появление недопустимых повреждений соединений (крепле-
ний) металлических конструкций в процессе их эксплуатации.
4. Появление больших дефектов соединений (креплений) элемен-
тов и конструкций из-за недоброкачественного выполнения строи-
тельно-монтажных работ.
5. Недостаточная несущая способность конструкций и их соеди-
54
нений (креплений) для восприятия новых нагрузок, увеличившихся
в результате установки элементов оборудования других марок, не
предусмотренных ранее.
6. Повреждения и дефекты, возникшие после транспортировки
и монтажа конструкций их соединений (креплений).
7. Отступления от проекта при изготовлении металлических кон-
струкций.
В соответствии с рекомендациями ЦНИИпроектстальконструк-
ция сварные соединения усиливают при выявлении недостаточной
несущей способности и в следующих случаях:
а) при обнаружении в сварных швах дефектов в виде цепочек
или скоплений пор, незаваренных кратеров, перерывов швов и тре-
щин (отдельные поры размером не более 2,5 мм и не более одной
на участке в 100 мм допускаются);
б) при наличии подрезов основного металла, превышающих раз-
меры, допустимые по СНиП; > z '
в) при наличии зазора между сваренными элементами, превы-
шающего установленный ГОСТом;
г) уменьшение размеров сварных швов, заданных чертежами.
УСИЛЕНИЕ СВАРНЫХ ШВОВ
Сварные швы усиливают под нагрузкой чаще всего путем увели-
чения их длины. Исследования [28] таких усилений показали, что
при разрушении срезающие напряжения полностью не выравни-
ваются. Среднее разрушающее напряжение в образцах снижается,
что можно объяснить влиянием как начальных напряжений, так
и увеличения длины швов, и, следовательно, увеличением неравно-
мерности распределения напряжения в момент разрушения. Для
определения несущей способности таких соединений применяют
формулу
N<F\Ry+k>Fy- /?уВ *—0,5тс,
где Fc — расчетная площадь сварных швов до усиления;
Fy— расчетная площадь усиливающих швов;
тс— расчетное срезающее напряжение в сварных швах до уси-
ления;
k — коэффициент распределения напряжений.
Коэффициент распределения напряжений при увеличении длины
швов в соединениях можно приравнивать 1, если до усиления бы-
ли только фланговые швы, и 0,7, если были фланговые и лобовые.
При усилении сварных соединений необходимо придерживаться
следующих рекомендаций ЦНИИпроектстальконструкция [33].
Участки швов с дефектами в виде скопления пор и трещин необ-
ходимо удалять пневматическим зубилом или специальным воздуш-
но-дуговым или кислородным резаком и заваривать вновь. При
этом допустимые напряжения от действующих нагрузок в момент
усиления сварного шва (за вычетом длины исправляемого участ-
ка) не должкы превышать его расчетного сопротивления.
55
Перерывы швов и кратеры после зачистки до металлического
блеска завариваются. Подрезы глубиной не более 2 мм заверша-
ются тонким швом для обеспечения плавного перехода от наплав-
ленного металла к основному. Подрезы глубиной более 2 мм не-
обходимо заваривать, предварительно разделав кромки непровара.
Сварка растянутых элементов конструкций под нагрузкой шва-
ми, расположенными поперек элемента или в поперечном направ-
лении по отношению к действующим усилиям в элементе, катего-
рически запрещается.
Сварные соединения при недостаточных размерах сварных швов,
а также при наличии повышенных зазоров между сваренными эле-
ментами могут усиливаться путем увеличения длины или толщины
существующих швов.
Длина и толщина усиливающих швов, а также толщина направ-
ленного слоя на усиливаемые швы определяются разностью расчет-
ного усилия в сварном срединенин от полной (новой) нагрузки,
действующей после усиления, и расчетной несущей способностью
существующего соединения. При определении расчетного усиления,
приходящегося на шов в сварном соединении, следует учитывать
его смещение относительно центра тяжести сечения элемента.
Усиление соединений элементов увеличением длины сварных
швов может выполняться как с введением дополнительных дета-
лей, так и без них. Последнему следует, отдавать предпочтение
тогда, когда имеется место для наложения новых швов. В против-
ном случае следует увеличивать толщину существующих швов на-
плавкой новых слоев. .
Сварные соединения усиливают увеличением длины сварных
швов с введением дополнительных деталей во всех случаях, когда
рекомендованные выше способы неприменимы. Усиление сварных
соединений увеличением длины или толщины сварных швов может
выполняться под нагрузками, не превышающими расчетные, т. е.
при которых напряжения в имеющихся швах не превышают
расчетных сопротивлений (для электродов Э42 и Э42А R==
= 1500 кг] см?). При этом прочность сварных соединений после
усиления возрастет пропорционально увеличению длины и толщи-
ны швов.
Увеличение длины рабочих швов в сварных соединениях следует
производить электродами типа Э42, Э42А или Э46Т диаметром не
более 4 мм при величине тока не более 220. а со скоростью, обеспе-
чивающей получение шва за один проход катетом не более 8 мм.
В случае необходимости выполнения швов толщиной более 8 мм
сварку осуществляют в два-три слоя и более. При этом последую-
щие слои накладывают после охлаждения предыдущего слоя до*
100°.
Для элементов из уголков наложение новых швов следует начи-
нать со стороны обушка уголка — от края фасонки в направлении
существующих швов. Сварку каждого последующего шва следует
производить только после полного охлаждения ранее (выполнен-
ного шва до 100°. После наложения усиливающего шва по обушку
56
одного из парных уголков следует перейти к усилению шва вто-
рого парного уголка с обратной стороны той же фасонки или с
противоположного конца элемента у второй фасонки. По данным
ЦНИИпроектстальконструкция [33], усиление швов наплавкой до-
полнительных слоев для увеличения их толщины может выполнять-
ся под нагрузкой, при которой усиление на сварной усиливаемый
шов не превышает определяемых по формуле значений
^ = рй(/-А)/?уВ,
где |3— коэффициент, равный 0,7, по СНиП П-В. 3—72, для руч-
ной сварки;
h — толщина углового шва до усиления;
I — длина усиливаемого шва, см;
А—длина участка, шва, выключающегося из работы в момент
усиления, см\
/?уВ — расчетное сопротивление металла усиливаемого шва,
кг1см2.
Величина А определяется по графику (рис. 17) в зависимости
от суммарной толщины свариваемого металла и толщины усили-
ваемого шва h. Для решетчатыл конструкций за толщину сваривае-
мого металла принимается суммарная толщина фасонки и полки
элемента (уголка, швеллера и т. д.).
Новые слои на усиливаемые швы наплавливают электродом диа-
метром не более 4 мм при силе тока не более 220 а со скоростью,
обеспечивающей увеличение толщины шва не более чем на 2 мм.
Величина сварочного тока зависит
Для нижнего положения эта величи-
на колеблется в пределах 160—200,
для вертикального — 120—160 и по-
толочного — НО—150 а.
Если необходимо увеличить тол-
щину шва более чем на 2 мм, на-
плавку производят последователь-
но, слоями по 2 мм. Повторные слои
можно накладывать только после
охлаждения предыдущего слоя до
100°.
Швы элемента решетки, состоя-
щего из двух парных уголков, уси-
ливают, начиная с шх наплавки по
перу уголка, используя всю их дли-
ну примыкания к фасонке. При уси-
лении швов наплавкой новых слоев
также от положения сварки.
Рис. 17. Влияние разогрева (до
600°С) на длину (Д) участка шва
и его толщину (h).
в решетчатых конструкциях необходимо учитывать, что напряже-
ния в усиливаемом элементе не должны превышать 0,6 R [13], где
R—расчетное сопротивление стали, из которой изготовлен эле-
мент, кГ1см2.
Работы по усилению сварных швов должны выполнять высоко-
квалифицированные сварщики, имеющие разряд не ниже 5-го.
57
УСИЛЕНИЕ ЗАКЛЕПОЧНЫХ И БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
-v В результате длительной эксплуатации клепаных конструкций
часто ослабляются стяжки пакетов деталей с помощью заклепок.
Последние получают возможность свободно’перемещаться в отвер-
стиях, что легко обнаруживается простукиванием головок заклепок
молотком.
Усиление заклепочных соединений посредством дополнительных
заклепок и замены старых связано с очень трудоемкими операци-
ями. Даже замена единичных заклепок приводит к тому, что сосед-
ние, дб того исправные заклепки, рядом с новой, слишком сильно
стягивающей пакет, ослабевают, в результате чего их также при-
ходится заменять, причем может произойти дальнейшее ослабле-
ние очередной группы заклепок. Иногда требуется замена всех
старых заклепок.
Усиление заклепочных соединений при помощи сварки также вы-
зывает ряд затруднений. Во-первых, стали, из которых изготовле-
ны клепаные конструкции, не обладают хорошей свариваемостью.
В'о-вторых, наложение сварных швов в труднодоступных местах не
всегда дает желаемого результата. В-третьих, ведение сварки
вблизи заклепок заметно ухудшает работу последних в результате
нагревания. Установлено, что усилия между сварными швами и
заклепками распределяются не пропорционально их площади. При-{
нято считать, что прочность заклепочного соединения мокет быть'
использована только на две трети. В результате исследований, про-
веденных многими авторами, доказано, что сварные швы из-за их
хрупкости разрушаются раньше, чем заклепки. При этом разруше-
ние в зоне сварного шва может наступить внезапно, производя ди-
намическое воздействие на оставшиеся заклепки.
Проверка показала,,что наилучшим способом усиления заклепоч-
ных соединений является постановка высокопрочных болтов с пред-
варительным напряжением [27]. Этот способ широко используется
при ремонтах металлических клепаных мостов, путепроводов, под-
крановых балок и др., а также при монтаже сварных и клепаных
конструкций, особенно в сооружениях, подвергающихся значитель-
ным динамическим и вибрационным воздействиям. Применение
высокопрочных болтов при усилении клепаных конструкций имеет
значительные преимущества. Во-первых, их устанавливают в хо-
лодном состоянии без нагрева стержня, что, по сравнению с горячей
клепкой, значительно упрощает производство работ по .усилению.
Во-вторых, эти болты намного надежнее в работе, чем заклепки.
Предварительное напряжение высокопрочных болтов достигает-
ся посредством завинчивания гаек. Усилия предварительного на-
тяжения контролируются динамометрическим ключом в процессе
завинчивания гаек.
В болтовых соединениях болты работают йе на срез, а на рас-
тяжение. Взаимному смещению соединяемых деталей от действия
сдвигающих усилий препятствуют силы трения между соприкасаю-
щимися деталями, что предохраняет их от взаимного сдвига в
58
процессе дальнейшей работы под нагрузкой. Расчетное усилие, ко-
торое может быть воспринято одним предварительно напряженным
высокопрочным болтом, определяется по формуле
N6<Pftn6nmp,
где Р — осевое усилие предварительного натяжения болта, опре-
деляемое по формуле Р—0,65ов^н ,
где ов — временное сопротивление разрыву стали высокопрочного
болта после его термической обработки;
Fh — площадь сечения болта нетто (по резьбе), принимаемая
по табл. 2 (см. ниже);
f — коэффициент трения, зависящий от состояния соприкаса-
ющихся поверхностей (принимается по СНиП П-В. 3—72
или по табл. 3).
т6— коэффициент условий работы болтового соединения, рав-
ный 0,9; , ..
птр— число рабочих плоскостей трения одного болта.
Таблица 2
Диаметр стержня болта, мм 12 16 20 24 (27) 30
Диаметр стержня болта по резьбе, мм 9,8 13,5 16,9 20 ;з 23,3 25,7
Рекомендуемый диаметр отверстия, мм 14 ”18 22 26 29,5 32,5
Площадь сечения стержня болта, см2 1,13 2,01 3,14 4,52 5,73 7,07
Площадь сечения болта по резьбе, см2 0,86 1,60 2,49 3,59 4,67 5,69
Пр имечание. Диаметр в скобках принимать не рекомендуется.
Таблица 3
Предварительная обработка соединяемых поверхностей Значения коэффициента f для соединяе- мых элементов
из углеро- дистой стали Ст. 3 38/23 из низко- легирован- ной стали из высоко- прочной стали из алюми- ниевых сплавов
Химическая (растворами кислот) Без обработки (при усилении) Огневая Стальными щетками Пневматическая 0,45 0,25 0,4 0,35 0,45 0,5 0,25 0,45 0,35 0,55 0,5 0,35 0,45 0,4 0,55 0,4. 0,15 0,45
59
Чтобы обеспечить проектное натяжение болта, крутящий момент
по окончании завинчивания гайки должен иметь величину
где ЛтР — коэффициент трения, равный 0,193;
Р— осевые усилия предварительного натяжения болта;
d6—диаметр болта.
Разметка отверстий под высокопрочные болты производится
так же, как и под обычные болты нормальной точности (черные).
Шайбы под высокопрочные болты должны иметь диаметр на раз-
мер больше, чем диаметр болта. Так, например, для болтов диа-
метром 12 мм шайба берется, как для болта диаметром 14 мм.
Отклонение поверхности шайб от плоскости допускается не более
чем 0,5 мм. .
Постановку высокопрочных болтов производят специальными
гаечными ключами или гайковертами, имеющими устройства для
измерения крутящих моментов. Рабочие, осуществляющие их по-
становку, должны проходить специальное обучение. Отверстия под
болты должны удовлетворять следующим требованиям.
1. Отклонения от наименьшего диаметра, а также овальность
(разница между наименьшим и наибольшим диаметрами) должны
составлять не более: а) для отверстий 0<17 мм— 1, б) для отвер-
стий 0> 17 мм—1,5 мм.
2. Чернота (несовпадение отверстий в деталях собранного паке-
та): а) до 1 мм — не более 50, б) свыше 1 мм (до 1,5) —не бо-
лее 10%.
Заусеницы вокруг отверстий и по краям деталей не допускаются.
Монтажные стыки и узлы собирают на высокопрочных болтах.
Все болты и шайбы до установки должны быть тщательно очи-
щены от грязи и ржавчины. Перед натяжением болта резьбу гай-
ки смазывают минеральным маслом.
Ключи и гайковерты, которыми производят предварительное на-
тяжение болтов, должны дважды в смену (перед началом работ
и в средине смены) подвергать контрольной тарировке на заданный
крутящий момент.
Допускаемое отклонение фактического натяжения болта от про-
ектного должно быть не более ±5%. Для получения заданного по
проекту натяжения и величину крутящего момента следует опре-
делять для каждой партии болтов опытным путем (5% из партии,
но не менее 20 шт.).
Болты натягивают в строгой последовательности — от середины
узла или стыка к краям. Перед расчетным натяжением собранный
пакет плотно стягивают и проверяют щупом толщиной 0,3, кото-
рый не должен проходить между собранными деталями более чем
на 40 мм. Плотность соединения после затягивания всех болтов до
расчетного натяжения проверяется таким же щупом, который не
должен проходить между собранными деталями напротив установ-
ленных болтов. При невыполнении этих условий все работы по уси-
лению узла или соединения проводят заново.
Число проверяемых болтов на крутящие моменты завертывания
60
гаек должно выбираться в зависимости от количества болтов в уси-
ливаемом узле или соединении. Если ставят до пяти болтов, все
их контролируют на натяжение. Если в узле или соединении име-
ется от шести до двадцати болтов, то проверке подлежат не менее
пяти болтов. При наличии более двадцати болтов проверяют 25%
их общего количества. Если обнаруживают отклонения крутящих
моментов более чем на 5% в 10% от всего количества болтов и бо-
лее, то контролируют все болты данного узла и соединения. Недо-
натянутые болты подтягивают, перенатянутые — отпускают. Весь
ход работ по усилению узлов и стыков при помощи высокопрочных
болтов должен быть отражен в соответствующих журналах и актах
(журнал и акты контроля качества подготовки соприкасающихся
поверхностей деталей усиления; журналы о постановке, натяжении
и контроле болтов).
Из-за ослабления старых заклепок и болтов в усиливаемых узлах
и соединениях после натяжения новых высокопрочных болтов уси-
ления последние должны быть рассчитаны на восприятие полной
величины всех действующих усилий в усиливаемых соединениях.
УСИЛЕНИЕ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ЗДАНИИ
УСИЛЕНИЕ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИИ ПОД НАГРУЗКОЙ
Усиление рамных конструкций под нагрузкой может достигаться,
как усилением всей конструкции в целом, так и отдельных ее эле-
ментов. Если число этих элементов незначительно, целесообразнее
увеличивать их сечения.
При необходимости более основательного усиления рамных кон-
струкций изменяют конструктивную схему. Этим можно достичь
такого перераспределения усилий в элементах рамы, при котором
изгибающие моменты и распор будут резко уменьшены. Так, на-
пример, можно уменьшить изгибающий момент в стойках трехшар-
нирной рамы путем превращения ее в двухшарнирную. Это дости-
гается ликвидацией ключевого шарнира и созданием в ключе жест-
кого соединения. Возникновение изгибающих моментов в середине
пролета в этих случаях не опасно, так как сечения элементов в
старых конструкциях такого типа запроектированы с запасом. При
превращении трехшарнирной конструкции рамы в двухшарнирную
нужно тщательно обследовать фундаменты рамы и грунты, находя-
щиеся под ними.
Трехшарнирные рамы превращать в бесшарнирные нецелесо-
образно, так как это очень трудоемкий процесс.
Если необходимо коренное усиление рамных конструкций, поль-
зуются способом затяжек, устанавливаемых под ригелем [20]
(рис. 18). Этот способ является наиболее испытанным, а в боль-
шинстве случаев наиболее рациональным при усилении таких кон-
струкций под нагрузкой. Он особенно эффективен при усилении
61
рамы с двухскатным ригелем. Установка затяжек требует мини-
мального дополнительного усиления отдельных элементов рамы.
Усиление рам затяжками имеет ряд преимуществ перед другими
способами.
1. Простота выполнения работ по установке затяжек.
2. Во всех элементах рамы (ригелях и стойках) достигается зна-
чительное понижение (снятие) напряжений.
б г ' д . е
Рис. 18. Установка затяжек в рамах [20]:
а — на уровне опорных шарниров; б — под ригелем; в — ниже ригеля; г — вертикальные; д —
в пределах высоты ригеля; е — на части длины пролета.
3. Возможность проводить работы в действующих цехах без их
остановки. ’
4. Отсутствие необходимости частичной разгрузки усиливаемых
конструкций.
"5. Минимальное количество металла для усиливающих элемен-
тов.
6. Отсутствие необходимости отсоединения связей.
7. Сохраняется полезная площадь сооружения.
Кроме того, этот прием дает четкое представление о статической
работе рамы. Отрицательной стороной способа является некоторое
уменьшение полезной высоты сооружения.
Следует отметить’, что затяжки несмотря ца всю эффективность
при усилении рам позволяют перераспределять в элементах рамы
изгибающие моменты ,.и уменьшать напряжения, возникающие
только от вертикальных нагрузок. Горизонтальные нагрузки (ве-
тер, поперечное торможение кранов) и вертикальная крановая
(действующая на стойки, с их внутренней стороны, т. е. с внутрен-
ней стороны рамы) затяжками не перераспределяется, и напряже-
ния от них в элементах усиленных рам не уменьшаются. При одно-
временном действии вертикальных и горизонтальных нагрузок
усилия в затяжках уменьшаются, оставаясь при этом растягиваю-
щими. Кроме того, затяжки уменьшают горизонтальные смещения
рамных углов.
Для усиления рам от горизонтальных нагрузок иногда использу-
ют тяжи, или оттяжки. Они, резко уменьшая изгибающие моменты
62
от горизонтальных воздействий, увеличивают, в свою очередь, сжи-
мающие усилия в стойках рам. Особенно эффективна постановка
тяжей поч обе стороны стоек в высоких рамах. Такиё тяжи должны
быть предварительно напряженными, они хорошо работают на
знакопеременные нагрузки (ветер, горизонтальное торможение
кранов).
Предварительно напряженные элементы (затяжки, подпружные
системы, кронштейны, косые стойки, телескопические трубы)
успешно используются для усиления рамных конструкций в усло-
виях действующих цехов.
УСИЛЕНИЕ ЗАТЯЖКАМИ РАМ С ДВУХСКАТНЫМ РИГЕЛЕМ
Теоретические и экспериментальные исследования в области уси-
ления металлических рам этим способом были проведены М. Н. Ла-
щенко [17—20].
Как уже отмечалось, затяжка, устанавливаемая под ригелем, как
в геометрических точках пересечения осей ригеля и стоек, так и
несколько ниже этих участков значительно уменьшает распор и
изгибающие моменты в элементах рамы (рис. 19). Понижение места
крепления затяжки менее благоприятно сказывается на уменьше-
нии изгибающих моментов в пролете ригеля и узловых сечениях и
более благоприятно в стойках рамы. Это объясняется тем, что за-
тяжка уменьшает, а если она абсолютно жесткая, то ликвидирует
деформации от изгиба стоек в месте ее прикрепления. В то же
время деформации от изгиба ригеля и перемещения его угловых
Рис. 19. Характер деформаций рамы 120]:
а — не усиленной; б — усиленной упругой затяжкой; в — то же, жесткой, предварительно
напряженной затяжкой' ,
точек останутся, так как затяжка в этом случае устанавливается
не в узлах рамы, где взаимное перемещение концов ригеля наи-
большее, а несколько ниже. Поэтому независимо от того, будет ли
затяжка упругой или абсолютно жесткой, усилия в ней и распор
в раме будут меньше, чем при установке в углах рама. Уменьшение
величины распора вызывает уменьшение изгибающих моментов в
стойках. .
63
При жестких затяжках эпюра моментов в стойках и распор мо-
гут изменять знак на противоположный (рис. 19, г). На рис. 20
приведены эпюры изгибающих моментов и величины распора и
усилия в затяжке для различных вариантов усиления рамы затяж-
кой.
При усилении затяжками решетчатых рам следует иметь в виду,
что пояса и решетка в стойках, работавших ранее на растяжение,
Рис. 20. Изгибающие моменты в рамах, усиливаемых затяжками с резкой сте-
пенью их предварительного напряжения [20]:
Л — рама до усиления; Б — рама, усиленная упругой затяжкой —0,2 В — рама,
усиленная абсолютно жесткой затяжкой (Д/з=0); а — геометрическая схема рамы; б —
эпюры для двухшарнирной рамы; в — то же, для рамы с защемленными концами стоек;
/г — то же, для двухшарнирной рамы при наличии упругой затяжки в узле; д — то же,
при наличии затяжки на расстоянии 7,22 от опорных шарниров; е — то же, что «д»
Для рамы с защемленными опорами; ж — то же, для двухшарнирной рамы с жесткими
затяжками, находящимися в узле; з — то же, при наличии затяжки, находящейся на
расстоянии 7,22 м; и — то же, что для рамы с защемленными опорами.
могут оказаться сжатыми и наоборот. Знаки усилий в стержнях
решетчатых рам изменяются при изменении знака распора.
Повышая или понижая высоту установки затяжки, можно до-
биться получения минимальных изгибающих мо’ментов в различ-
ных сечениях ригеля, причем каждому минимальному изгибающе-
64
му моменту в определенных местах рамы будет соответствовать
определенная высота расположения затяжки. Обычно эта высота
определяется из практических соображений.
Наибольший эффект можно получить, применяя жесткую за-
тяжку. Однако, если значительно увеличивать жесткость, а, следо-
вательно, и площадь сечения затяжки, вес ее резко возрастает. Что-
бы рама, усиленная податливой затяжкой, приближалась к усло-
виям работы рамы, усиленной жесткой затяжкой, последнюю под-
вергают предварительному напряжению.
В большепролетных рамах возможны значительные провисания
затяжек. Чтобы избежать этого, их подвешивают на подвесках.
Затяжки обычно крепят к рамам при помощи развитых хомутов,
охватывающих все сечение стойки [17].
Затяжки могут изготавливаться из круглой стали, швеллеров,
уголков, труб. Стяжные муфты лучше ставить возле стоек рамы,
на са'мих затяжках, а не на подвесках во избежание возникновения
дополнительных изгибающих моментов в ригеле. Для уменьшения
величины провеса затяжки от собственного веса ей задают неболь-
шой предварительный подъем, равномерно уменьшая длины под-
весок от краев до средины пролета. ,
В конструкциях, усиливаемых под нагрузкой,’не рекомейдуется
производить обварку натяжных приспособлений. Во время прове-
дения работ по усилению не нужно проводить никаких мер по от-
соединению связей жесткости и прогонов. Натяжение затяжек
обычно контролируют по оттарированным величинам удлинений
или при помощи тензометров, установленных на затяжке. Наибо-
лее удобньГв этом отношении тензометры Аистова и Гугенбергера.
Кроме того, в углах рамы желательно устанавливать прогибомеры
и клинометры.
Если затяжка выполняется из швеллеров, то ее натяжение осу-
ществлять труднее. При затруднениях, возникающих с установкой
затяжки в точках пересечения осей колонны и нижнего пояса ри-
геля и отсутствии возможности ставить ниже, ее конструируют из f
двух ветвей, располагая последние симметрично по обе стороны ра-
мы [17].
Наиболее эффективными способами предварительного натяже-
ния круглых затяжек считаются электротермический и электротер-
момеханический.
Последний отличается от электротермического только тем, что
во время нагревания затяжка, удлиняясь, одновременно подтяги-
вается посредством завинчивания гаек. Усилие натяжения в этом
случае контролируется по тарированным величинам удлинений
затяжек. Точность такого контроля тем выше, чем длиннее затяжка.
Создание для упругих затяжек таких условий (натяжения), при
которых они влияют на усиливаемую конструкцию как абсолютно
жесткие связи, широко используется при усилении рамных кон-
струкций. Если в конструкции основная нагрузка постоянна, эле-
менты усиления (затяжка) и вся конструкция при определенных
условиях будут работать аналогично конструкции, имеющей абсо-
.31/2 5—1161 65
лютно жесткую связь. При одновременном затружении постоянной
и полезной нагрузками конструкция будет работать как система с
упругой связью только на действие полезной. Рамные конструкции
можно усиливать такими приемами на любом этапе их существо-
вания.
Следует отметить, что упругие затяжки усиления приводят к
условиям работы, при которых они работают как жесткие элемен-
ты только тогда, когда их деформации имеют существенное значе-
ние для общей деформации всей конструкции, например в рамах,
арках, фермах с приподнятым нижним поясом, консолях, высоких
колоннах и т. п. Для рам этот прием применим при соотношении
их пролета к высоте 1 '<-—<3,5. Более высокие рамы усиливают
другими способами.
Предварительное напряжение затяжек усиления, действуя на де-
формативность конструкций в целом, на их предельную несущую
способность не влияет. Иногда при определенной величине предва-
рительного натяжения затяжек усиления можно достичь промежу-
точных положений между абсолютно жестким и упругим элемен-
том [3, 17].
УСИЛЕНИЕ СТОЕК И КОЛОНН РАМНЫХ КАРКАСОВ
ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Для усиления стоек или колонн одноэтажных промышленных
зданий и сооружений либо изменяют их конструктивную схему, ли-
бо увеличивают сечения. Первый способ — один из простейших,
заключающийся во введении в конструктивную схему отдельной
ветви. Усиление колонн отдельными подкрановыми ветвями позво-
ляет, не-нарушая целостности ослабленной старой части колонн,
увеличивать крановые нагрузки. Такой прием обычно применяют
в том случае, если сложно и нерационально увеличивать сечение
старой колонны или воспользоваться другими приемами* усиления.
Он не требует демонтажа основных конструкций.
В ряде случаев можно ограничиться усилением только башмаков
колонн [17]. Оно может осуществляться путём наращивания ребер
с, последующим бетонированием всей конструкции. Для лучшего
сцепления с бетоном рекомендуется ставить хомуты, пропуская -их
через отверстия, просверленные в траверсах. Бетонирование баш-
мака обеспечивает его монолитное соединение с фундаментом.
В случае неустановившейся осадки последнего бетонирования не
производят. Башмаки колонн усиливают на сварке при одновре-
менном увеличении размеров опорной плиты чаще* всего в том
случае, если нагрузка на колонну увеличивается.
Усиление достигается приваркой дополнительных элементов к
плите и установкой дополнительных ребер.
Существующие траверс-башмаки усиливают накладыванием ли-
66
стов с просверленными отверстиями, диаметр которых позволяет
свободно проходить головкам старых заклепок.
Если колонна получила значительные деформации, не препят-
ствующие, однако, ее нормальной эксплуатации, но которые со
временем (или после увеличения нагрузки) могут развиваться, то
ее усиливают посредством дополнительной решетки.
&
Рис. 21. Усиление стоек-колонн [17]:
а — оплошных; б — сквозных; в — составных клепаных.
Приемы усиления клепанык колонн составного сечения представ-
лены на рис. 21. Во избежание срубывания большого количества
старых заклепок элементы усиления несколько отодвигают, соеди-
няя их с элементами клепаной колонны через прокладку, а проме-
жуток заливают цементным раствором. Если в колонне имеется
свободное пространство, элементы усиления располагают внутри
ее, присоединяя их с помощью накладок. Сильно поврежденные
и деформированные колонны целесообразно усиливать бетоном (не
ниже марки 100).
Элементы усиления крёпят на болтах, а если старый металл хо-
рошо сваривается — при помощи электросварки.
Схему усиления выбирают с учетом конкретных условий, состоя-
ния усиливаемой конструкции, причин, вызвавших усиление, а
также из экономических соображений. При этом необходимо стре-
миться к тому, чтобы усиленные конструкции не влияли на габа-
риты помещений и не изменяли уровня пола, особенно в тех поме-
щениях, которые имеют малую высоту этажа и местный напольный
транспорт.
На рис. 22 представлены различные схемы усиления колонн.
При недостаточной устойчивости колонны относительно оси
х—х увеличение сечений производят по схеме, представленной на
рис. 22, а,- при недостаточной устойчивости относительно оси у—у —
по схеме, представленной на рис. 22, б. Если колонны не устойчивы
относительно обеих осей, сечения увеличивают по схеме, приведен-
ной на рис. 22, в. Усиление по схеме, приведенной на рис. 22, д,
зу2*
67
связано с большими трудностями, сечения приходится увеличивать
со стороны заклепок. При «усилении центрально сжатых колонн
(рис. 22, ё) нужно снимать поперечные ребра жесткости. При хо-
рошей свариваемости стали клепаных колонн их можно усиливать
по схеме, представленной на рис. 22, ж.
Во всех рассмотренных выше, схемах новые элементы прикрепля-
ются к старым по всей'их длине, что связано также с большими
трудностями производства работ на месте усиления.
Рж. 22. Усиление колонн [14]:
а __ г — сварных сплошного сечения; д, е, ж — клепаных; з сквозных; 1 — старое сечение;
2 — усиливающие элементы.
Включение в работу усиливающих элементов возможно только
после увеличения нагрузки на усиленную стойку или колонну.
Главный недостаток рассмотренных приемов усиления стоек или
колонн — необходимость их частичной разгрузки на время усиле-
ния ввиду появления дополнительного продольного изгиба от вли-
яния сварки. Кроме того, наличие остаточных ' сварочных напря-
жений может в ряде случаев привести к дополнительным дефор-
мациям и преждевременной потере несущей способности. В ряде
случаев перечисленных недостатков при усилении колонн и стоек
можно избежать, если в качестве усиливающих элементов взять
предварительно напряженные (сжатые) осевым усилием элемен-
ты из жестких профилей. Как уже говорилось выше, наибо-
лее пригодным для этих целей является трубчатый профиль
(рис. 23, 24)..
В качестве такого предварительно напряженного элемента наи-
более выгодно применить пакет типа «труба в трубе» (телескопи-
ческие), в котором внутренняя труба сжата, а наружная (тонко-
стенная) растянута. Последняя после установки телескопических
труб на место усиления разрезается по длине круга, в результате
чего усилие предварительного сжатия внутренней трубы переда-
ется в качестве «антинагрузки» на усиливаемую сжатую стойку или
68
колонну. Затем место разреза наружной трубы заваривается, но
с таким расчетом, чтобы не ослабить внутреннюю.
Одно из главных преимуществ предварительно напряженных
элементов усиления (телескопических труб) заключается в том,
что все строительно;-монтажные. работы на месте усиления сводят-
ся к минимуму, т. </. только к установке усиливающего элемента в
проектное положение рядом с усиливаемой колонной, прикреплении
Рис. 23. Усиление телескопическими трубами подкрановой части сквоз-
ной колонны крайнего ряда.
его к последней хомутами и отпуску усилия предварительного
сжатия путем разреза удерживающего элемента (наружной тру-
бы) [22].
При изготовлении телескопических труб следует обращать вни-
мание на то, чтобы внутренняя труба входила в наружную свобод-
но, но- с минимальным зазором. Такие трубы можно использовать
для усиления под полной эксплуатационной нагрузкой как цент-
рально, так и внецентренно сжатых стоек и колонн. При усилении
последних необходима несимметричная установка телескопических
труб в сторону эксцентриситета. При усилении центрально сжатых
стоек или колонн телескопические трубы нужно размещать сим-
метрично.
69
В некоторых случаях установка предварительно напряженных
телескопических труб внутри решетчатых колонн бывает затруду
цительна. В этом случае телескопические трубы изготовляют зве-
ньями такой длины, чтобы каждое можно, было свободно завести
внутрь решетчатой колонны. После установки в проектное поло-
жение и прикрепления звенья свариваются в торцах соприкасания.
Затем в торцах соприкасания с плитой башмака телескопические
трубы плотно заклиниваются, и между верхней и нижней пооклад-
Рис. 24. Усиление телескопическими трубами подкрановой части колонн среднего
ряда. ,
ками устанавливаются клинья. Верхняя прокладка плотно и рав^
номерно должна прилегать к торцу телескопической трубы, а ниж-
Ияя — к дополнительной плите, усиливающей плиту башмака.
(После плотной забивки клиньев они тщательно завариваются
между прокладками, но с таким расчетом, чтобы не ослабить об-
жатия элемента усиления. Это достигается определенным поряди
ком заварки клиньев? от середины к краям. Следует иметь в виду,
что перед их установкой верхний торец телескопической трубы при-
варивается к усиленной плите верхней траверсы.
После подготовительных работ каждое из наружных звеньев те-
лескопических труб разрезается на расстоянии 100 м от одного из
торцов. Между разрезаемым звеном и тонкостенной наружной тру-
70
бой должен выдерживаться зазор 4—5 мм. Для уменьшения сво-
бодной длины внутренней трубы посередине или на расстоянии
одной трети в зазор вставляются кольца.
Наружные трубы разрезаются одновременно двумя газовыми
резаками — симметричными последовательными подрезами в по-
рядке, обеспечивающем плавную передачу усилия внутренней
(сжатой) трубы на усиливаемую стойку или колонну.
После отпуска усилия предварительного напряжения на усили-
ваемую стойку или колонну, вследствие податливости последней,
усилия перераспределяются между старым и новым элементом,
уменьшаясь в них. Усилие сжатия в нагруженной колонне резко
уменьшается в результате действия антинагрузки (реактивного
усилия предварительного напряжения усиливающего элемента),
направленной противоположно действующему усилию в колонне.
Усиливающий элемент (телескопическая труба) также в свою
очередь теряет усилия своего (контролируемого) предварительного
напряжения в результате упругой податливости усиливаемой стой-
ки или колонны под действием антинагрузки (усилия предвари-
тельного напряжения). Таким образом, возникает внутренне урав*
повешенная система с примерно одинаковыми напряжениями в ее
элементах.
Наружная труба после заварки ее кольцевогб разреза будет ра-
ботать на часть той добавочной нагрузки, которую будет воспри-
нимать колонна или стойка после усиления.
Основное назначение наружной трубы не в том, чтобы восприни-
мать добавочную нагрузку, а в том, чтобы значительно увеличи-
вать устойчивость внутренней сжатой трубы, т. е.. она играет
ту же роль, что и диафрагмы в предварительно сжатых при помо-
щи затяжек элементах.
Предварительное напряжение телескопических труб диаметром/
102—351 ,мм, обычно применяемых при усилении колонн, может
осуществляться двумя способами: силовым и термическим [8].
Первый может применяться в том случае, если в механически^
мастерских, в которых изготавливают предварительно напряжен-
ные элементы усиления, имеются мощные'гидравлические домкра-
ты (грузоподъемностью 100—200 т). Одновременное натяжение
наружной и сжатие внутренней 'труб осуществляются довольно
просто. Внутренняя труба при этом служит упором для нижнего
торца цилиндра домкрата, что очень удобно, так как она всегда по
технологической необходимости немного длиннее наружной. Верх-
ний торец поршня домкрата упирается в траверсу, к которой при-
креплены тяги, соединяющие ее с ближним концом наружной
трубы. После натяжения последнюю приваривают к внутренней по
кругу в торце. Если для труб требуется большое усилие предвари-
тельного напряжения (свыше 100—150 т), а также при отсутствии'
домкратов и т. д. применяют термический способ предварительного
напряжения.
Нагрев труб диаметром 100 мм и выше для их предварительного
напряжения выполняется следующим образом. Наружную трубу
71
устанавливают в горизонтальном положении. На одном ее конце
приваривают фланец с центральным отверстием диаметром 30—
40 мм. На другом, на расстоянии 2—3 м от свободного торца — на-
против— устанавливается в горизонтальном положении внутрен-
няя труба площадью сечения в> два или в два с половиной раза
больше площади сечения наружной и таким наружным диаметром,
чтобы она могла свободно, но с минимальным зазором входить в
наружную трубу. Для этого она устанавливается против наружной
трубы так, чтобы оси их находились строго на одной прямой, i
Наружная труба нагреваемся при сжигании жидкого топлива
(Солярка и др.) в инжекторной горелке; установленной в отверстии
торцового фланца. Топливо и сжатый воздух подаются шлангами.
Оба шланга присоединяются к горелке. Пламя длинным факелом
охватывает внутреннюю поверхность наружной трубы по всей дли-
не. После того, как наружная труба получит проектное удлинение,
что легко проверить при помощи простых приборов (переносных
индикаторов, штангенциркуля), торец ее по всей длине окружности
приваривается к внутренней трубе. В результате получаем урав-
новешенную систему с равными по величине, но разными по
знаку усилиями предварительного напряжения (внутренняя тру-
ба сжата, наружная— растянута).
Расчет сжатых стержней, усиленных такими предварительно на-
пряженными элементами, производят с учетом пластической стадии
работы.
Площадь сечения внутренней (сжатой) трубы определяется по
формуле ,
N / R \
К + (^У д ’ ) ?С,ВН
Fy>' ’
" ' . \ К Fc ) <?с’’и
где К = 1 +0,007 ;
d
N — нормальная (сжимающая) сила в стойке (колонне) в
момент усиления под нагрузкой;
Л/у—разгружающее усилие, создаваемое предварительно на-
пряженной (сжатой) трубой;
R — расчетное сопротивление стали;
Fc— площадь сечения усиливаемой стойки (колонны);
I, d — длина и диаметр внутренней трубы;
?с,вн.— коэффициент понижения расчетного сопротивления при
внецентренном сжатии стойки (колонны) до усиления.
УСИЛЕНИЕ СТОЕК И КОЛОНН СТАЛЬНЫХ КАРКАСОВ
ПРОМЫШЛЕННЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Колонны и стойки—наиболее ответственные конструктивные эле-
менты каркасов многоэтажных зданий. Расход металла на колонны
составляет примерно 40—60% всего количества металла на каркас
в целом. В связевых каркасах основными нагрузками, воспринима-
емыми колоннами и стойками, являются вертикальные. В рамных
каркасах кроме значительных нормальных усилий колонны воспри-
нимают также значительные изгибающие моменты от вертикальных
и горизонтальных нагрузок.
Рис. 25. Основные типы сечений стоек и колонн многоэтажных зданий и соору-
жений:
а—е — сварные; ж, з — клепаные. -
Основная цель усиления колонн и стоек такого типа — макси-
мальное снятие действующих в них сжимающих напряжений.
Наиболее распространенные типы сечений стоек и колонн много-
этажных зданий и сооружений показаны на рис. 25. Усиление этих
предварительно напряженных элементов способом увеличения их
сечений иллюстрируется рис. 26.
Если усиливающие элементы предварительно не напряжены
(сжаты), то при их установке нельзя избежать недостатков, о ко-
торых упоминалось выше. Во-первых, необходимости частичной
разгрузки усиливаемых стоек и колонн, чтобы напряжения в них
не превышали где —расчетное сопротивление старого
металла. Во-вторых, необходимости выполнения, как правило,
большого объема сварочных работ на месте усиления. Это вносит
большие затруднения в нормальную эксплуатацию зданий и соору-
4 5-1161 , 73
Рис. 26. Усиление стоек и колонн многоэтажных зданий и сооружений увеличе-
нием сечений:
а — л — сварных; м, н — клепаных.
Рис. 27. Усиление легких колонн предварительно напряженными телескопическим#
трубами: ' . _
а — общий вид; б — деталь соединения с башмаком; 1 — телескопические трубы.
жений, а также часто требует остановки производственного про-
цесса.
Всех этих недостатков можно избежать, если применить приемы
разгрузки стоек и колонн, предварительно напряженными элемен-
тами из трубчатых и других жестких профилей (рис. 27—30).
Рис. 28. Усиление предварительно на-
пряженными телескопическими труба-
ми колонн крестового сечения.
Рис. 29. Усиление предварительно напряженными телескопическими труба-
ми колонн двутаврового сечения.
усиление Решетчатых ригелей, балок и ферм
Для усиления решетчатых конструкций используют следующие
основные способы.
1. Подведение новых конструкций поведение новых (дополни-
тельных) элементов решетки.
2. Изменение схемы всей конструкции.
3. Увеличение сечений отдельных элементов.
Выбор того или другого способа в большинстве случаев зависит
от причины, вызвавшей усиление.
4* , 75
Рис. 30. Фрагмент клепаного каркаса с усиленными колон-
нами.
Основные критерии при этом должны быть следующие: а) воз-
можность вести работы по усилению без остановки или наруше-
ния производственного процесса; б) сведение строительно-монтаж-
ных работ на месте усиления до минимума, поскольку они выпол-
няются на высоте; в) возможность применения предварительно
напряженных элементов; г) проведение работ по усилению под
полной эксплуатационной нагрузкой.
Перечисленные способы усиления могут применяться как в от-
дельности, так и в комбинации. Например, в результате изменения
конструктивной схемы может потребоваться параллельное усиле-
ние отдельных элементов и соединений.
Местные усиления всегда должны предшествовать общему уси-
лению решетчатых конструкций. Кроме того, следует иметь в виду,
что каждый из указанных способов и приемов усиления имеет свои
относительные преимущества и недостатки, поэтому разработка
общих рекомендаций в этих случаях очень трудна и не всегда вы-
полнима.
Подведение новых конструкций. Этот способ ис-
пользуется при условии, если другие применить невозможно.
В качестве примера приведем материалы из опыта работы про-
ектно-конструкторского отдела треста «Сибстальконструкция»*.
Был разработан проект реконструкции ангара-мастерской, построенного по
проекту института Гинстальмост и просуществовавшего уже около 30 лет. Несу-
щие конструкции ангара состоят из решетчатой трехшарнирной подворотной рамы
пролетом 64,5 с высотой ригеля 6,5 м и продольных односкатных ферм пролетом
41 м, опирающихся'на эту раму, и колонны пр оси задней глубокой стены. Раз-
мер ангара в плане 64,5X41, высота 8,4, шаг ферм 12,9 м. В узлах ферм через
3,1 м расположены сквозные прогоны, по контуру их верхних поясов — горизон-
тальные связи. Колонны в плоскостях продольных ферм снабжены подкосами.
Соединения всех конструкций, в том числе и ферм, клепаные. Все конструкции
изготовлены из стали фирмы Круппа. В результате перерасчета обнаружилась
недостаточная несущая способность большепролетных ферм (41 м) ангара даже
при холодной кровле. При этом допускалось, что сталь относится к марке Ст. О
с расчетным сопротивлением 1700 кг/см2.
После сравнения нескольких вариантов усиления конструкций был принят,
следующий. Посреди ангара под существующие фермы подводились две сварные
подстропильные фермы с параллельными поясами высотой 4, пролетом 32 м. Они
опираются на существующие стойки торцовых стен через закрепленный на бол-
тах столик и установленную в центре трубчатую опору сечением 426X11 м.
Фермы рассчитывались как однопролетные.
Верхние пояса поддерживающих ферм размещались под узлами верхних поя-
сов стропильных ферм с некоторым зазором.
Нагрузка от ферм передавалась в узлы нижних поясов через специальные
стульчики. Поддерживающие фермы включались в работу только на действие
временной нагрузки (снега). С этой целью опорные стульчики, передающие на-
грузку от усиливаемых ферм на вновь подводимые, устанавливались после уси-
ления существующих конструкций и устройства новой кровли. При установке
стульчиков проектом предусматривалось загружение ферм узловой нагрузкой
по 5 т. Таким образом, в усиливающих фермах создавалось некоторое предвари-
тельное напряжение, обеспечивающее включение в совместную работу от воз-
действия временной нагрузки. Согласно проекту, для этого потребовалось только
незначительное местное усиление (для трех раскосов в каждой из ферм) с
креплением дополнительных элементов на чистых болтах.
* III Междун. конф, по предварительно напряженным металлическим кон-
струкциям. Докл., том. XXV. Изд. ЦИНИСа Госстроя СССР, М., 1971.
77
Указанный способ усиления — один из наиболее испытанных.
Он применим при усилении строительных ферм, крановых мосто-
вых ферм и подкрановых балок. •'
Введение -дополнительных элементов решетки.
Для уменьшения гибкости стержней в плоскости фермы применяют-
ся шпренгеля. В этом случае, если необходимо, устанавливают до-
полнительные прогоны. Для разгрузки узлов нижнего пояса вводят
дополнительные стойки, передающие часть нагрузки на дополни-
тельные узлы. Тогда усиливающие элементы будут работать только
на местную нагрузку. При недостаточной жесткости всего покры-
тия к усиливающим стержням крепят вертикальные связи,- При
использовании описанных способов усиления расчётная схема ферм
не меняется. В крановых фермах верхний пояс работает на сжатие
с местным поперечным изгибом. Для уменьшения свободной длины
панелей этого пояса и, следовательно, уменьшения'усилий местного
поперечного изгиба вводится дополнительная шпренгельная решет-
ка. Чтобы увеличить жесткость и несущую способность всей фермы
в целом, ставят дополнительную перекрестную решетку. Ферма в
этом случае превращается в статически неопределимую, что иногда
рискованно, так как при увеличении нагрузки в результате пере-
распределения усилий в стержнях растянутые раскосы становятся
сжатыми. Если несущая способность на сжатие недостаточна, они
могут потерять устойчивость и вызвать вторичное, еще более не-
благоприятное перераспределение усилий во всех стержнях фермы.
В этом случае нужно произвести точные расчеты конструкций и, при
необходимости, до введения дополнительной решетки, усилить от-
дельные стержни фермы.
Кроме дополнительных раскосов и шпренгелей вводятся также
дополнительные подвески. Приведем результаты некоторых натур-
ных обследований состояния строительных ферм в условиях экс-
плуатации [30].
Было обследовано 26 пролетов 14 цехов на девяти металлургических заводах.
Половина этих ферм была изготовлена по “чертежам ЦНИИпроектстальконструк-
ция (серия ПК-01-125), 44%—по чертежам Гипромеза. Пролеты обследуемых
ферм, составляли: длиной 30 м — 65, 24 м— 19, 36 м— 8, 27 и 42 м— по 4%.
Продолжительность эксплуатации ферм составляла от 3 до 10 лет. Примерна
1/4 ферм работала в течение трех-четырех лет.
В подавляющем большинстве (90%) стропильных' ферм были , обнаружены
различные повреждения. Было также установлено, что воздействие от мостовых
кранов на них (как и на другие элементы каркаса) носит циклический харак-
тер, а частота этих воздействий на опорный раскос фермы значительно больше,
чем на подкрановую балку (в связи с работой кранов на смежных участках).
В многопролетных зданиях частота этих воздействий на стропильные фермы еще
больше из-за влияния работы кранов в смежных пролетах. Циклически действую-
щий дополнительный момент в опорном узле, появляющийся из-за смещения
опорных узлов многих ферм (50—84 мм), ослабляет болтовые соединения и пе-
рераспределяет напряжения в элементах стропильных ферм. Наиболее типичные
повреждения — общие погнутости и местные вмятины вследствие некачественного
монтажа, внеузлового опирания плит покрытия и нарушения правил эксплуата-
ции металлических конструкций (йодвески блоков, полиспастов, тросов и т. п.),
ремонта мостовых кранов и т. д. Из общего числа повреждений на долю поясов
приходилось 7,8, решетки—92,2%. Повреждения в виде общих погнутостей
стержней составляли 89,2 и местных вмятин — 9,6%. Сильнее были првреждены
стойки и средние сжатые раскосы.
78
В 67 обследованных фермах травильного отделения листопрокатного цеха № 2
Новолипецкого металлургического завода обнаружено 15% (185) повреждений
стержней решетки, в том числе 81% сжатых стержней. 84% всех стержней были
погнуты из плоскости, а 16% —в плоскости фермы. Объясняется это тем, что
жесткость стержней решетки из плоскости ферм, особенно средних раскосов,
по-видимому, недостаточна. Размеры стрелок в основном составляли 10—20, мак-
симальные 70—80 мм. Искривления сжатых стержней смонтированных стальных
стропильных ферм должны быть более 1/750 длины между точками закрепления.
Фактические искривления превосходили нормативные из плоскости ферм в 9—10
и в плоскости ферм — в четыре-пять раз.
При циклическом воздействии внешних нагрузок и больших начальных искрив-
лениях "стержней величины прогибов (искривлений) и, напряжений достигают
больших значений, увеличивающихся со временем. Вследствие этого стержни на-
чинают работать как внецентренно сжатые, а краевые напряжения в зависимости
от погнутостей увеличиваются в 1,7—1,8. раза.
На основании обследований были сделаны следующие выводы.
I. Характер повреждений в фермах не зависит от их конструк-
тивного решения. ,
2. Случайные эксцентриситеты в стержнях решетки больше учи-
тываемых действующими нормами.
3. Наиболее распространенный вид повреждений стропильных
ферм — погнутость стержней решетки. Стрелки искривления стерж-
ней достигают в некоторых случаях 50—70 мм. Это свидетельствует
о необходимости усиления введением дополнительных стержней.
При небольших погнутостях стержней решетки (до 20 мм), а так-
же при погнутостях из плоскостей фермы для усиления необходимо
увеличивать сечения. В этих случаях применяются предварительно
напряженные элементы, после введения которых стрелки прогибов
старых стержней уменьшаются.
При введении новых дополнительных стержней решетки в неко-
торых случаях (для включения в работу нового элемента без уве-
личения нагрузки извне) также целесообразно проводить предва-
рительное напряжение (сжатие или растяжение).
Уменьшение пролета. Подведение дополнительных опор
под решетчатые подкрановые балки -(рис. 31), стропильные или
подстропильные фермы, если 'позволяют внутрицеховые габари-
ты,— один из самых простых способов усиления под нагрузкой, хо-
тя в некоторых случаях требуется увеличение расхода материала
(при выполнении опор в виде высоких стоек). •
При устройстве в фермах дополнительных опор и превращении
их в неразрывные потребуется усилить только стержни решетки,
ставшие опорными, а также некоторые другие и установить допол-
нительные связи пространственной жесткости.
Усиление большепролетных решетчатых.подкрановых балок так-
же удобно выполнять посредством уменьшения пролета подведе-
нием дополнительных опор. Решетчатая подкрановая балка проле-
том 22 м под кран грузоподъёмностью 175/35 т была усилена
подведением под не^ посередине ажурной стойки длиной 10,1 м.
При этом потребовалась лйшь незначительное местное усиление не-
которых стержней решетки- [ 17].
Проект усиления ~ разработан Ленинградским отделением
ЦНИИпроектстальконструкция. В проектах таких усилений сле-
79
дует предусматривать также мероприятия по предельному умень-
шению осадки новых опор после' увеличения нагрузки на конструк-
ции.
Усиление третьим поясом. Постановка третьего пояса
(превращение в шпренгельные системы) позволяет резко увеличить
несущую способность решетчатых балок или ферм и не требует
установки дополнительных стоек, столбов, загромождающих произ-
Узел 5
Рис. 31. Усиление решетчатой подкрановой балки установкой дополнительной
опоры в середине пролета [17].
водственные площади (рис. 32)., По схеме, приведенной на
рис. 32, а, крепление третьего пояса осуществляется в нижних опор-
ных узлах. Установка третьего пояса по схеме, представленной на
рис. 32, б, целесообразна при наличии достаточно мощного сечения,
поясов. Преимущество усиления по этой схеме заключается в том,
что усиливающие элементы расположены в пределах высоты фер-
мы. Влияние одного вводимого предварительно напряженного эле-
мента (третьего пояса) сказывается на работе других стержней
фермы. к
Элементы из жестких профилей утяжеляют усиленную конструк-
цию и усложняют их предварительное напряжение.
Элементы усиления (третий пояс) целесообразнее выполнять из
стальных канатов или из пучков * высокопрочной проволоки. Из
жестких профилей рекомендуется изготовлять только стойки. На-
80
грузка на третий пояс и, соответственно, антинагрузка на усилива-
емую ферму или решетчатую балку создается натяжением. Сечение
третьего пояса и усиление его натяжения .должны быть такими,
чтобы можно было разгрузить ферму до состояния, при котором в
условиях полной нагрузки усилия в самом напряженном стержне
были бы меньше его предельной несущей способности. Усилия в
стержнях усиленной решетчатой балки или фермы определяют
Рис. 32. Усиление фермы третьим поясом:
а — с креплением в нижних; б — ® верхних узлах фермы.
как сумму усилий, оставшихся после натяжения шпренгеля, а так-
же от всех нагрузок, приложенных цосле усиления в статически не
определимой системе.
Хотя дополнительные шпренгельные пояса, вынесенные за уси-
ливаемую ферму, наиболее экономичны по расходу стали, их при-
менение не всегда возможно (например, в цехах с мостовыми кра-
нами). Ломаный дополнительный третий пояс (затяжка), располо-
женный в пределах высоты фермы, требует меньшего расхода стали
по сравнению с прямым, но он не всегда удобен в связи с тем, что
опорный узел ломаной затяжки располагается в непосредственной
близости к существующему покрытию.
Короткие предварительно напряженные шпренгельные затяжки
лучше выполнять из жестких профилей. В качестве примера можно
привести усиление решётчатого ригеля рудно-грейферного перегру-
жателя, выполненное по проекту ЦНИИпроектстальконетрук-
ция [26]". Конструктивная схема такого перегружателя пролетом
76,2 с консолями размером 26 и 29 ж показана на рис. 33. Ригель
состоит из двух вертикальных главных ферм, установленных на
жесткую (2) и шарнирную (3) ноги. Главные фермы объединены в
пространственную конструкцию горизонтальной связевой фермой
на уровне верхних поясов и поперечными рамами в плоскости каж-
дой стойки. Нога (2) присоединена к ригелю жестко. Между глав-
ными фермами на уровнё нижних поясов по ездовым балкам,
прикрепленным к поперечным рамам, перемещается грейферная
81
тележка весом 120 т. Все конструкции клепаные, из стали, не допу-
скающей присоединения элементов сваркой. Стержни главных
ферм составные. В результате статического расчета определилась
необходимость увеличить несущую способность большого количе-
ства стержней шарнирной опоры и главных ферм в районе этой
опоры. На рис. 33 жирными линиями изображены стержни, расчет-
ная несущая способность которых меньше расчетных усилий на
10—70%. Усиление выполнено путем введения предварительно на-
пряженного обратного шпренгеля (рис. 33, 34).
Рис. 33. Усиление рудно-гр-ейферного перегружателя:
/ — главные фермы;" 2 — жесткая нога,; 3 — шарнирная нога; 4 — затяжки шпрен-
гелей усиления; .5 — поперечная рама усиления (выполняет роль стойки шпренге-
ля); 6 — наружная ветвь.
Предварительным напряжением конструкции усиления (обрат-
ного шпренгеля) были сняты опасные напряжения в перенапряжен-
ных стержнях главных ферм — с внутренних стержней шарнирной
ноги на ее наружные ветви, имевшие значительный запас несущей
способности. Шпренгельная система усиления присоединялась к су-
82
ществующим конструкциям в шести узлах на болтах повышенной
точности. Заводские и монтажные соединения усиливающих эле-
ментов были выполнены ни сварке. Предварительное напряжение
усиливающего шпренгеля осуществлялось гидравлическими дом-
кратами, установленными на опорные узлы рамы шпренгеля, уси-
лием в 120 т’ Перемещения, возникавшие в результате упругих де-
формаций системы от усилий предварительного напряжения,
компенсировались вертикальными перемещениями опорных узлов
Рис. 34. Конструкция узлов усиления: . ,
/ — затяжки шпренгелей усиления; 2 — попереяная рама усиления; 3 и 4 — на-
правляющие и фиксирующие швы; 5,—окно; 6 — наружная ветвь;. 7 — фасонка.
рамы. Для этого каждый узел рамы имеет развитую в плоскости
ветви 6 фасонку 7, свободно скользившую в направляющих, об-
разованных уголками. Предварительное напряжение шпренгелей
усиления производилось после полного завершения монтажных ра-
бот за исключением наложения монтажных сварных швов 3, 4, сое-
динявших фасонку 7 с уголками. Шпренгель в напряженном со-
стоянии фиксировался наваркой швов 3, 4. Описанный способ позво-
ляет исключать трудоемкие работы по усилению большого количе-
ства стержней решетчатого ригеля и сократить продолжительность
работ, связанных с приостановкой эксплуатации крана. Очевидна
также целесообразность и эффективность предварительного напря-
жения при усилениях под нагрузкой. - . .
Оригинальный прием «силового увода» при помощи третьего по-
яса (шпренгельной системы) был применен в условиях действую-
щего предприятия без какой-либо остановки производственного
процесса по проекту Н. Н. Аистова на Усть-Ижорском фанерном
заводе в Ленинграде [20]. В связи с монтажом сложного уникаль-
ного технологического оборудования необходимо было удалить
две симметрично расположенные панели нижнего пояса 24-метро-
83
вой стропильной фермы. Изменить конфигурацию элементов уни-
кального оборудования было невозможно. Н. Н. Аистов разработал
следующий порядок удаления 9-метровых участков нижнего пояса
(рис. 35) [20].
К узлам нижнего пояса фермы взамен каждого из удаляемых
участков прикреплялся шпренгель, располагаемый в пределах трех
панелей. Ферма работала под полной большой нагрузкой. Для
плавного включения шпренгеля в работу и предотвращения просад-
Рис. 35. Реконструкция
фермы под нагрузкой
а — до, б — после рекон-
струкции; 1 — тяжи; 2 — де-
таль технологического обо-
рудования.
ки фермы работы выполнялись по определенной схеме. Вертикаль-
ные и наклонные стержни шпренгеля, образующие два треугольни-
ка, приваривались к ферме и друг к другу, после чего нижние
узлы шпренгеля раскреплялись дополнительными стержнями из
плоскости фермы. Вместо горизонтального участка устанавлива-
лись четыре круглых тяжа с устройством для натяжения. На под-
лежащем удалению участке нижнего пояса и на всех тяжах-гори-
зонтального участка шпренгеля устанавливались тензометры для
контролирования усилий в тяжах и стержне при натяжении. В узлах
удаляемого стержня фермы прогибы определялись прог'ибомет-
рами.
Когда в результате натяжения усилие в удаляемом стержне ниж-
него пояса стало равным 0, приваривался замыкающий, стержень \
шпренгеля между тяжами, а стержень нижнего пояса (зачеркну-
тый) выпиливался. Стержень был удален без рывка и сотрясения
ферм. Аналогично реконструировалась и другая половина фермы.
Тяжи до заданного усилия натягивались гайками, в результате че-
го узлы сближались и усилие в нижнем поясе фермы уменьшалось
до нуля. Последующим постепенным освобождением тяжей нагру-
жался приваренный горизонтальный элемент шпренгеля, когда
стержень фермы был уже выпилен.
Теоретические расчеты показали, что в удаляемом стержне уси-
лие, равное нулю, при суммарном усилении в тяжах одного шпрен-
геля должно было составить 26 т. По показаниям измерительных
приборов было установлено, что в действительности подлежащий
удалению пояс полностью разгрузился только при усилиях в тя-
жах 29—30 т.
Таким образом, введением третьего пояса можно под полной на-
грузкой разгрузить существующий пояс на любую заданную вели-
чину.
Надстройка висячих систем. При наличии надежных
84
существующих опор для крепления тросов и усиления ферм под
полной нагрузкой применяют висячие (вантовые) системы, к кото-
рым подвешивают усиливаемые фермы. Этот способ очень эффек-
тивен и в большинстве случаев не требует дополнительного мест-
ного усиления отдельных стержней или соединений решетки. Фер-
му можно подвешивать и в том случае, если имеется более высокий
смежный пролет. Расчет конструкций, таких усилений производится
аналогично расчету обычных висячих систем.
Включение в работу светоаэрационных фона-
рей. В практике усиления стропильных ферм часто используются
светоаэрационные фонари, включаемые в совместную работу со
стропильной фермой. В этом случае усилия в панелях ферм, нахо-
дящихся в пределах фонаря, будут после усиления меньше, чем
до него.
Однако включение фонаря в работу фермы при его расположе-
нии в середине пролета обусловливает небольшое изменение уси-
лий в стержнях фермы. Поэтому для ферм с фонарями, располо-
женными по середине пролета, этот способ лучше не применять.
Хорошие результаты получаются, если фонарь расположен над ко-
лоннами в двух- и многопролетных цехах. Ферму можно значи-
тельно разгрузить, сократив зазор между фланцами крайних стоек
фонаря и верхним поясом фермы. Усилия в стержнях фермы при
таком усилении будут складываться из усилий от нагрузок, прило-
женных до усиления, от напряжения крайних стоек фонаря, а так-
же от нагрузок, приложенных после усиления и определенных в
усиленной (статически неопределимой) системе. Усилия в стерж-
нях фонаря складываются из усилий от натяжения крайней стойки
и от нагрузки, приложенной к ферме и фонарю без усиления. Мож-
но использовать фонари усиления и без натяжения крайних стоек,
но эффективность его будет значительно ниже.
^Усиление ферм указанным способом было впервые .проведено в Ленинград-
ском отделении ЦНИИпроектстальконструкция при реконструкции главного
здания мартеновского цеха, построенного в условиях вечной мерзлоты. Его рекон-
струкция была вызвана увеличением в два раза мощности печей, увеличением
грузоподъемности кранов и утяжелением кровли в процессе строительства. Вклю-
чение фонаря в работу основной рамы привело к изменению статической схемы
конструкции. Этот фонарь включался в совместную работу основной рамой пу-
тем предварительного натяжения одного из раскосов силой 40 т. Для этой цели
в стыке раскоса были установлены стыковые ребра и столики. Натяжение, осу-
ществлялось гидравлическими домкратами.
Промежуточные ригели разгружались путем их подтягивания к продольным
фермам после предварительного натяжения раскоса основного фонаря и завар-
ки всех узлов.
ПРИЛОЖЕНИЕ
1. ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТОВ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО НАТЯЖЕНИЯ ЗАТЯЖЕК
Выбор трансформаторов производится по трем основным параметрам: /ср—
требуемая величина тока, a; U — напряжение источника тока, в; Р — мощность
трансформатора, кв:а. Требуемая величина определяется по формуле
. 70<2полн/<
где Сполн — полное количество тепла, необходимого для нагревания
1л/ арматуры до заданной температуры, ккал;
QH—количество тепла для нагревания 1 м арматуры без учета
потерь, ккал\
Qn—потери тепла на 1 м арматуры вследствие теплоизлучения
и конвекции стечение 1 мин, ккал;
t — время нагревания, мин\
К — коэффициент, равный 1 при последовательном включении
арматуры, а при параллельном — числу одновременно на-
__ греваемых арматурных элементов;
R—активное сопротивление 1 м арматуры при полной задан-
ной температуре нагревания, ом- 10“”4
Напряжение источника тока
и ^--т , (2)
/С
где г —полное расчетное сопротивление 1 м арматуры при нагревании ее до
заданной полной температуры, ол/-1(Г"4; ,
/т—длина нагреваемого участка арматуры, м.
т — коэффициент, равный количеству одновременно нагреваемых арматур-
ных элементов ~ при последовательном их включении в цепь питания, и
равный 1 при параллельном. •
Требуемая мощность трансформаторов
В качестве подсобного материала приводятся величины QH, Qn, R и г для разных
диаметров арматуры и заданной температуры нагрева. По значениям QH, Qn> R
и г, определенным по формулам (1—3), можно выбрать подходящий трансфор-
матор (см./табл. 1, 2).
Пример. Требуется подобрать трансформаторы для одновременного нагре-
вания четырех стержней периодического профиля диаметром 14 мм до 350°С в
течение 4 мин при длине нагреваемого участка каждого стержня 5,2 м. Стержни
включаются в цепь питания последовательно..
Для арматуры диаметром 14 мм находим
Фполн = 51,3 + 6,02 • 4 = 75,38 ккал\
Я = 31,2.- 10^;
z =41,08 • 10-4 ом-,
^ср ’—:
Г 70 • 75 • 38/
Г 31,2 Ю-4^
— 650а.
86
.анные для расчета трансформаторов электронагревательных установок
3 S, О 04 04 04 ю . со ОО 04 г—ч со со
-> ф О СП 04” СО т-н ф” . '«шЫ О
—' нс СО Ф чф СО СО со 04 04 04 т—ч
я и S * Я с. И g 00 00 со ”Ф СП СО 04 ю 00~
® ТГ 00 ф” ю СП ф Т—Ч СП to” 04 СП
В 2 Рч со to Ф со 04 со 04 04 04 г—< Г-Н
о . СО
Р< S К о Я о со со 00 04 оо Фж г-Н b- 04 04.
О о ► S со" СО г-н г^м Ф 04” '00 Ф СО о” ОО Ф .
СО to ф СО со 04 04 04 04 т—4
я я со
й * Р< Р о ф 04 Ф Ф 04 СП СП
со’ ОО . 00 СО оГ ф 00 ф
н Ю. ’ф СО СО 04 04 04 04 ir-H •г—ч
/ о (>, 04 Ю ю СО to с- 04 04
tO —ft 04 со” о” Ф Ф со* о” СО Ф
СО to Ф ' СО СО 04 04 04 04 Т—ч • т—ч
(П К ft Ф
£ « « СО 400 04 со to СП Ф Ф со 00. Г-н
Яр т—( ’ СП Ф о ф ф” СП -2 to"
о о 1 гЛ СО Ф СО СО со 04 04 04 Т“4 т—Н
о О Рч ft
0^7 г^к
°- 3 СО -® ‘ S Ф • 00 t'H. 04. ф. 00 С4*» to 00
м си ° &й 00 со” СО - waeft 1^* 1 < 04* . о? to СО
S к - я to ф со СО сч 04 04 Г-Ч т—<
& Р lev S
ф S ф 04 LO 04 Ф^ ь. 04 04. ф
го о СО оо Ю 04 О 00 " ф” Ф 04*
ю ф СО 04 04 04 04 гч т—и г—ч
я 04 оо 04 со ' ——и Ю Ю to
я ю t4"** 04 со о О 5° ф т—ч . оо Ф
СУ to” о? о” со” ф Ф ОС? о” со”
о т—< т—4 Г-Н . ▼—1 г—ч Г-Н 04 s 04
5$
со 00 ю Г-Н • ф to
’ К я СУ to 1 о —ft ю со . 04 04” СП to 04
кг со to сн т—< ф . 04 0 Ф
« ' Р, т—4 Г—Ч 04 04 ' СО Ф
ф СО ф ю ф to 04 to
о я со со IO ф to ф О Ф 00 - 0 Г-Ч
о to” со” £^, 00 СП о” со ф” ь- СП
v-l ° | Г—ч т—1 г-ч г-Н Г-Н V—ч
я 3" 00 04 to ф 00 04^
я О' о со ф ф 8 СО СП СП 04” 04 00 ф . СП О ф ф О)
И СО Р О' л—М * т—( г—( 04 СО со
Рч Р
со СП 04 to •00 04 ф 04 Ю
я § я оч со О to Ю to £''«* °°Л Ф 04
«я О’ •ф to” . со” Ф 00 СП . сГ СО to
ч о «₽( S Т—ч г—Ч Г—Ч ч
со Ь"* СО 00 С4* СО IO
*£ Q я - О’ .. со -ф ф ф* СО • ф* 00 04
Я 04 СО Чл> со 00 о 04 Ф о , ф со
Я г—< Т—4 ч—ч 04 04 со
СО со оо Г—4 оо . 04 ф Ю 04 04
Г5 я СО СП С4 СП ф ф со 04 - <0 00
Р О СО со” ф • to” to ф” оо сп” О т—ч
о Т—*4 тч-Ч ,
о
§ и го СП Ф ь- оо ФЛ 04^ со to
о X О' оГ ю” о” ф” ф 0” со 04
' 04 СО ф to £’’41 00 о со 04 СО
т—Ч т—ч т—ч 04 04
•иго to to 04 to 04 to 04 ОО
—01 Is** tO ф ф т—1 - " Г—4 ф Ф 04
8HHQiraHioduo3 со 00 со” Ю ф со” 04 04 т—ч т—Ч
г—< г—1
zww ‘1ЧсИ1екс1е оо со 54 4*^4 ф о . Ф ф 00
винэьао ojoHhad о ю ОО СП о
-эйоц ЧТ/ЕЙТОЕЦ Т—Ч т—ч 04 04 с*Э 00 - ф Ф 00 о т—ч
ww ‘rad
-ХлвмбЕ dxsHiBHV
о оо о 04 to оо 04
т-« Т-. 04 04 С4 04 СО
87
go Характеристики сварочных трансформаторов ____________________Таблица 2
* Тип трансформатора
Показатели СТЭ -24 | СТЭ-34 | СТАН-0 | СТАН-1 СТН-350 | СТН-500 1 СТН-700 | ТСД-500 | ТСД-1000 | ТСД-2000
Двухкорпусные » Однокорпусные
Первичное напряжение, в 220/380 220/380 220/110 или 380 220/380 220 220/380 220/380 220/380 220/380 220/380
Вторичное напряжение при 60—70 70 72 и 84
холостом ходе, в 65 60 63-83 60 60 80 60 и 78
Нормальный режим работы ПВ, % Нормальная мощность, кв-а 65 65 65 65 50 24,5 65 60 60 60 ' 50 114
полезная 22,75 30 8,7 22 30 42 - 40 69
потребляемая Номинальный первичный 24 34 24 — 32 43,8 . 42 46 180
ток при первичном напря- жении 220/380 в 110/63 155/90 — • 110/63 114/63 145/84 198/114 185/108 345/220 820/475
Нормальный вторичный ток, а 350 500 140 350 350 500 700 500 1000 2000
Нормальное вторичное на-' пряжение при нагрузке, в 30 30 30 30 30 30 35 40 42 2
Пределы регулирования сварочного тока, а 70—500 150—700 25—150 60-480 80—450 150—700 200—900 200—600 400—1200 880—2200
Коэффициент полезного действия 0,83 0,85 0,83 0,63 — 0,85 0,85 0,87 0,9 —
Коэффициент мощности Площадь сечения проводов для подключения к первич- 0,52 0,52 0,51 0,52 0,54 0,66 0,55 0,62
ной сети при напряжении 220/380 в, мм2 Площадь сечения проводов сварочной цепи, мм2 25/10 35/16 — 25/10 25/10 35/16 70/35 95/50 95/50 240/185
120, или 2X50 185, или 2X70 — 120, или 2X50 120, или 2X50 185, или 2X70 240, или 2X95 185, или 2X70 . 2X150 4X^50
Вес, кг: трансформатора 140 200 80 185 220 270 • 380 ' 450 534 —
дросселя 90 120 — — — —
Примечание. Для сварочных трансформаторов СТЭ, СТАН, СТН значение ПВ указано для полного цикла продолжительностью 5, а для
трансформаторов ТСД — 10 мин
5 5-1161
Продолжение
Дефект или повреждение Эскиз Допускаемые отклонения
Непровары в корне шва в соединениях без подкладок, доступных сварке только с одной стороны Од} а^0,15 б при 6^20 мм; мм при б>20 мм
Отдельные шлаковые вклю- чения, поры либо'скопление их LL 1 1 •/ / J -а<0,10 б при б ^20 мм, а^.3 мм при б>20 мм
Шлаковые включения, рас- положенные цепочкой или сплошной линией вдоль шва | й- Суммарная длина а на 1 м шва <200 мм
Скопление газовых пор шла- ковых включений в отдель- ных участках Суммарная величина непро- вара, шлаковых включений и пор, расположенных от- дельно или цепочкой при сварке: а) двухсторонней . . б) односторонней без про- кладок Не более 5 шт. на 1 см2 площади шва а) не более 10% толщи- ны свариваемого метал- ла и не свыше 2 мм б) не более 15% от тол- щины свариваемого 'Ме- талла и не свыше 3 мм
Резкие переходы от основ- ного к наплавленному. . ме- таллу; наплавы, натеки, су- жения, кратеры и перерывы швов — Не допускаются
Заклепочные соединения Отсутствие заклепки (го- ловки) или проворачивание ее — Не допускаются
Дрожание или перемещение головки под ударами конт- рольного молотка весом 300—400 г Не допускаются при бо- лее 10% дрожащих или перемещающихся- закле- пок в одной группе (см. примечание 1)
90
Продолжение
Дефект или повреждение Эскиз Допускаемые отклонения
Неплотное прилегание го- ловки к склепываемому па- кету t 3 Щуп’ толщиной 0,2 мм не должен проходить вглубь П9д головку бо- лее чем на 3 мм
Трещиноватость; или «ряби- на» головки ' - Не допускаются
Зарубка- головки а <2 мм
L — 1
' О О 1
Неплотное заполнение по- тайной заклепки по диамет- ру L я<0,1 d
fid
Избыток или недостаток по высоте потайной заклепки #<0,5 мм £<0;5 мм, ес- ли не мешает плотному прилеганию другого па- кета
Косая заклепка 1 1 g * #^0,03Sd, ио не более 3 мм .
-да
( Верт./
Неплотность склепываемого .Пакета *• 4 Щуп толщиной 0,5 мм не должен проходить вглубь между склепан- ными деталями более чем,на 50 мм (вне зоны расположения заклепок)
Смещение головки с оси стержня 1 #<0,1 d
- L—4 Ж
Маломерная и неоформлен- ная головка # < 0,05 d 6^0,05 d, или 6^0,10 d на всю головку
h — й-
5*
91
Продолжение
Дефект или повреждение . Эскиз Допускаемые отклонения
Венчик вокруг головки 1,5 мм^а^.3 мм. Венчик толщиной менее 1,5 мм должен быть Срублен
1
Зарубка металла обжимкой а < 0,5 мм
Элементы конструкций Трещины в основном метал- ле элементов конструкций — Не допускаются
Стрела прогиба между точ- ками закрепления участков сжатого пояса из плоскости фермы ригеля или балки . / /<1/750 Z, но не более 15 мм
Стрела прогиба отдельного элемента 1 f <1/750 Z, но не более 15 мМ
Винтообразность элементов -- 0,001, но не более 10 мм
Выпучивание стенки сплош- ной балки х. - а < 0,Т)03 h
Перекос полок элементов таврового и двутаврового сечения в местах: а) примыкания б) прочих а) а <0,005 b б) а <0,01 b
Грибовидность полок эле- ментов тавровых и двутав- ровых сечений в местах: а) примыкания б) прочих сз а) а <0,005 b б) а <0,01 Ъ
92
Продолжение
Дефект или повреждение
Эскиз
Допускаемые отклонения
Местные прогибы полок
• элементов
Погнутость узловых фасо-
нок:
а),; к фасонке примыкает
сжатый элемент с напря-
жением более половины
расчетного сопротивления
б)’ в остальных случаях
Взаимное расположение
конструкций
Отклонения отметок опор-
ных узлов ферм и ригелей
a) tg а<0,1
б) tga<0,2
а < ± 20 мм
Отклонение расстояний
между осями ферм по верх-
нему поясу
а—b <±15 мм
Отклонение расстояний
между прогонами
а<±5 (а — расстояние
между прогонами по
проекту)
Отклонение опорной поверх-
ности колонн по высоте
Отклонение оси колонны от
вертикали в верхнем сече-
нии при высоте колонны, м:
а) до 15
.6) боЛее 15
Смещение оси колонны от-
носительно разбивочной оси
в нижнем сечении
Стрела прогиба колонны
а' < ±5 мм
а) с<±\Ь мм
б) с <±0,001 Я, но не
более 35 мм
b < ± 5 мм
но не более
15 мм
93
Продолжение
Дефект или повреждение Эскиз Допускаемые отклонения
Отклонение расстояния между осями крановых рельсов одного пролета М1 ~ lipsi il а±10 мм д±15 (см. примечание 2) (а — расстояние между осями рельсов по проек- ТУ)
Разность отметок головки крановых рельсов в одном разрезе пролета здания: а) на опорах б) в пролете а) b < 15 мм [Ь < 20 мм] б) b < 20 мм [Ь < 25 мм]
Разность отметок крановых рельсов на соседних колон- нах при: а) расстоянии между ко- лоннами 1 б) 1 менше 10 м 1 т а) а <1/1000 1 [1/750/] б) а <10 мм
1 1 о с
Наибольшая разность отме- ток по- всей длине пути / — <50 мм [ <100 мм]
Отклонение оси кранового рельса от прямой — <15 мм на участке дли- ной 40 м [ < 20 мм на участке дли* ной 40 л<]
Смещение оси кранового рельса с оси подкрановой балки 1 L г 1 ! J а < ± 15 мм [Ж ±20 мм]
Взаимное смещение торцов с смежных крановых рельсов . | Пр । Зазоры в стыках крановых рельсов (при* 0°С и длине рельса 12,5 м) - - . 1—Ц-—J Нс а) а<2 мм\ [а<3 мм] б) 6<2 мм\ [6<3 мм] с <4 мм. При изменений температуры на 10 мм допуск на зазор увеличи- вается или уменьшается на 1,5 мм
94
Продолжение
Дефект или повреждение
Эскиз
Допускаемые отклонения
Разность отметок нижнего
ездового пояса' подкрано-
вых путей на смежных опо-
рах
Разность отметок нижних
ездювых поясов. подвесных
путей в одном поперечном
разрезе пролета здания
При. двух- и многоопорных
подвесных кранах:
а-j: на опорах
б) в. пролете
При ? подвесных кранах со
стыковыми замками:
а) на опорах,
б) в пролете
а) а < ±6 мм
[а < ± 10 мм]
б) а< ±10 мм
[Ж ±15 мм]
в, г) Ж ±2 мм
[и ± 3 мм\
Смещение осей ездовых ба-
лок для подвесных кранов
от разбивочной оси’пути
± 3 мм *
[а ±4 мм]
Примечания: 1. К одной группе заклепок относятся: а) заклепки для крепления эле-
мента конструкции в пределах узла (в фасонке — для крепления ее к поясу, в, раскосе ->
для крепления'егд в фасонке и пр.); б) заклепки по одну сторону стыка каждого элемента;
в) поясные заклепки в изгибаемых элементах — на каждом участке длиной 1 м\ г) связую,-
щие заклепки на участке между крайними заклепками узлов.
2. Отклонения во взаимном расположении конструкций, обозначенные квадратными скоб-
ками, допускаются и при эксплуатации, без скобок — после монтажа стальных конструкций.
3. СОРТАМЕНТЫ ПРОКАТНЫХ ПРОФИЛЕЙ, ИЗ КОТОРЫХ
ВЫПОЛНЕНЫ КОНСТРУКЦИИ СТАРЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Сортамент углового железа
Равнобокое угловое железо русского нормального сортамента
Условные обозначения:
b — ширина полки;
d — толщина полки;
г0 — расстояние от оси Xt Xi до центра тяжести;
Р — радиус внутреннего закругления;
г — радиус закругления полки;
Г — момент инерции;
гх — радиус инерции.
Размеры, мм Площадь про- филя, см2 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см4, и радиусы инер- ции, еле Расстояние до центра тяжести Zq, СМ
b d R Т I xt / X г X I макс I мин г мин
50 5 1 3,5 4,80 . 3,77 20,43 10,96 1,50 17,38 4,55 0,97 1,40
6 5,69 4,47 24,74 12,85 1,50 20,34 5,35 0,97 1,44
7 6,56 5,15 29,10 14,62 16,28 1,49 23,10 6,13 0,96 1,48
8 7,41 5,82 33,50 1,48 25,70 6,87 0,96 1,52
9 8,24 6,47 37,96 17,86 1,47 28,10 7,63 0,96 1,56
55 6 8 4 6,31 4,95 32,7 17,3 1,66 27,4 7,19 1,07 1,56
7 7,28 5,71 38,46 19,73 1,65 31,2 8,22 1,06 1,60
8 8,23 6,46 44,3 22,04 1,63 34,8 9,24 1,06 1,64
9 9,16 7,19 50,2 24,24 1,63 38,2 10,25 1,06 1,68
10 10,07 7,90 56,1 26,3 1,62 41,4 11,26 1,06 1,72
60 6 8 4 6,91 5,42 42,5 22,84 1,81 36,15 9,53 1,17 1,69
7 7,98 6,26 49,9 26,05 1,80 41,3 10,82 1,17 1,73
8 9,03 7,09 57,4 29,16 1,79 46,15 12,16 1,16 1,77
9 10,06 7,90 65,0 32,1 1,78 50,7 13,5 1,16 1,81
10 11,07 8,69 72,6 34,9 1,77 55,1 14,8 1,16 * 1,85
65 6 8 4 7,51 5,89 54,0 29,36 1,98 46,6 12,14 1,27 1,81
7 8,68 6,81 63,4 33,6 1,97 53,3 13,9 1,26 1,85
8 9,83 7,72 72,9 37,66 1,96 59,7 15,63 1,26 1,89
9 10,96 8,60 82,5 41,5 1,94 65,7 17,34 1,26 1,93
10 12,07 9,47 ' 92,1 45,2 1,93 71,5 19,03 1,26 1,97
70 6 8,5 4,25 8,12 6,37 67,3 37,1 2,14 58,7 15,5 1,38 1,93
7 9,39 7,37 79,0 42,4 2,12 67,3 17,53 1,36 1,97
8 10,64 8,35 90,8 47,6 2,12 75,5 19,7 1,36 2,02
9 11,87 9,32 102,7 52,6 2,10 83,3 21,9 1,36 2,06
10 13,08 10,27 114,7 57,3 2,09 90,7 24,0 1,36 2,09
11 ч. 14,27 11,20 126,8 62,0 2,08 97,8 26,2 1,36 2,13
Примечание. Указанные в приложении сортаменты в настоящее время в справоч*
никах не приводятся.
96
Продолжение
Размеры, мм Площадь про- филя, см2 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см4, и радиусы инер- ции, см Расстояние до центра тяжести Zq, СМ
Ъ d R г I I X г X I макс I МИИ г мин
75 8 10 5 Л 1,47 9,00 110,9 58,9 2,27 93,3 24,4 1,46 2,13
9 12,80 10,05 125,5 65., 1 2,26 103,2 27,1 1,46 2,17
10 14,11 11,08 140,2 71,2 2,25 112,7' 29,7 1,45 2,21
11 15,40 12,09 155,0 77,0 2,24 121,7 32,3 1,45 2,25
12 16,67 13,09 170,0 82,6 2,23 130,3 34,86 1,45 2,29
80 8 10 5 12,27 9,63 134,6 72,5 2,43 114,6 30,4 1,57 2,25
9 13,70 10,75 152,2 79,8 2,41 126,9 32,5 1,54 2,30
10 15,11 11,86 170,0 87,2 2,40 138,6 35,8 1,54 2,34
11 16,50 12,95 187,8 95,1 2,40 149,9 40,3 1,56 2,37
12 17,87 14,03 205,8 102,0 2,39 160,7 43,26 1,56 2,41
85 • 8' 10,5 5,25 13,08 10,27 161,2 87,1 2,58 138,6 35,7 1,65 2,38
9 14,61 11,47 182,2 96,6 2,57 153,6 39,6 1,64 2,42
10 16,12- 12,65 203,4 105,9 2,56 168,0 43,8 1,64 2,46
11 17,61 13,82 224,7 114,6 2,55 181,9 47,3 1,64 2,50
12 19,08 14,98 246,1 123,0 2,54 195,2 50,9 1,63 2,54
13 20,53 16,12 267,7 132,2 2,54 208,0 56,4 1,66 2,57
90 9 11 5,5 15,52 12,18 215,9 115,7 2,73 183,8 47,7 1,75 2,54
10 17,13 13,45 241,0 127,0 2,72 201,3 52,5 1,75 2,58
11 18,72 14,69 266,0 137,6 2,71 218,0 57,1 1,75 2,62
12 20,29 15,93 291,5 148,0 2,70 234,4 61,4 1,74 2,66
13 21,84 17,14 317,0 157,8 2,69 250,0 65,5 1,73 2,70
100 9 12,5 6,25 17,36 13,63 294,5 160,3 3,04 255 . 65,7 1,94 2,78
10 19,17 15,05 328,7 176,3 3,03 280 72,7 1,95 2,82
11 20,96 16,45 363,0 191,6 3,02 304 79,3 1,94 2,86
12 22,73 17,84 397,6 206,4 3,01 327 85,7 1,94 2,90
13 24,48 19,22 432 220,7 3,00 349,6 91,8 1,94 2,94 .
14 26,21 20,57 467 234,5 2,99 371 97,6 1,93 2,98
15 27,92 21,92 502 247,7 2,98 392 103,1 1,92 3,02
16 29,61 23,24 538 262, 2,-97 412,5 112,0 1,94 3,05
НО 10 12,5 6,25 21,17 16,62 438 238,2 3,35 378 98,0 2,15 3,07
, И 23,16 18,18 483 259,2 3,34 411 107,8 2,16 3,11
12 25,13 19,73 529 279,5 3,34 443 115,6 2,14 3,15
13 27,08 21,26 575 299,1 3,33 474 123,7 2,14 3,19
.14 29,01 22,77 621 318,3 3,31 505 132,0 2,13 3,23
П5 30,92 24,27 667 336,7 3,30 434 139,6 2,12 . 3,27
120 10 13 6,5 23,18 18,20 567 * 313,5 3,68 497 130 2,37 3,31
11 25,37 19,92 626 340 3,66 541 139 2,34 3,36
12 27,54 21,62 685 367 3,65 584 150,4 2,34 3,40
13 29,69 23,31 745 394 3,64 625 162 2,33 * 3 ,44
14 31,82 24,98 804 419 3,63 666 172 2,32 3,48
15 33,93 26,64 864 444 3,62 705 182,4 2,32 3,52
16 36,02 28,28 924 470 3,61 743 197,3 2,34 3,55
97
Продолжение
Раамеры, мм Площадь про- филя, см2 Вес 1 п.ог. м, кг Моменты инерции, см\ и радиусы инер- ции, см Расстояние до центра тяжести 2й, СМ
Ь d R Г I Г X I макс I мин т мин
130 11 13,5 6,75 27,59 21,66 795 438 3,98 695 180,6 2,56 3,60
12 29,96 23,52 870 473 , 3,97 751 195,7 2,56 3,64
13 32,31 '25,36 945 508 3,96 805 210,6 2,55 3,68
14 34,64 27,19 1021 541 3,95 858 224,6 2,55 3,72
15 36,95 29,01 1096 574 3,94 910 238,2 2,54 3,76
16 39,24 30,80 1172 606 3,93 960 251,6 2,53 3,80
140 12 14 7 32,37 25,41 1086 596 4,29 947 245 2,75 3,89
13 34,92 27,41 1179 640 4,28 1017 263,5 2,75 3,93
14 37,45 29,40 1273 683 4,27 1084 281,3 2,74 3,97
15 39,96 31,37 1367 725 4,26 1150 298,7 2,73 4,01
16 42,45 33,32 1462 765 4,24 1215 315,8 2,73 4,05
150 12 14 7 34,77 27,29 1336 740 4,61 1177 302,9 2,95 4,14
13 37,52 29,45 1450 795 4,60 1263 326,4 2,95 4,18
14 40,25 31,60 1565 849 4,59 1349 349,4 2,95 4,22
15 42,96 33,72 1681 901 4,58 1432 370,4 2,94 4,26
16 45,65 35,84 1796 952 4,57 1513 391,7 2,93 4,30
Равнобокое угловое железо, в дюймах
Размеры щадь сече- см2 702. м, кг Моменты инерции, см\ и радиусы инерции, см яние до тяжести
; дюймы мм
b d Ъ d * е! = о 0) CQ I X г X J мин г мин § к GU
2 51 6 6,00 4,74 14,5 1,56 5,9 0,99 1,48
2 Vie 51 8 7,40 5,83 17,3 1,53 7,3 0,99 1,53
2 3/8 51 • ю - 8,74 6,88 20,1 1,52 •8,6 0,99 1,58
2 Vie 51 11 . 10,04 7,89 22,6 1,59. 9,8 0,99 ' 1,64
2V4 Vi 57 6 6,79 5,37 20,7 1,73 •8,5 1,12 1,68
2V4 Vie . 57 • 8 8,39 6,64 25,2 1,76. 10,5 1,12 1,68
2V< 3/8 57 10 9,94 7,83 29,4 1,72 11,8 1,09 1,73
2Vi Vie 57 11 11,44 9,00 33,3 1,71 14,7 1,13 1,79
21/2 V4 63 6 7,60 6,02 29,0 1,95 11 ;9 1,25 1,79
2i/2 Vie 63 8 9,40 7,44 35,4 1,94 14,7 1,25 1,84
2V, % 63 10 11,16 8,79 41,4 1,92 16,6 1,22 1,89
2V2 ’/18 63 11 12,86 10,10 46,5 1,90 19,1 1,22 1,95
. 2% Vi 70 6 8,39 6,55 39,0 2,16 16,4 1,40 2,05
23/4 Vie 70 8 10,40 8,21 47,3 2,13 19,5 1,37 2,10
23/4 3/8 70 10 12,35 9,73 55,5 2,12 22,5 1,35 2,15
23/4 Vie 70 11 14,26 ll,20z 63,3 2,11 26,00 1,35 2,21
23/4 V, 70 13 16,11 12,66 70,5 2,09 28,1 1,32 2,26
98
Продолжение
Размеры
<u <p < Моменты .инерции, слс4, о ь
д* иимы MM ►Q 0 и радиусы инерции, см £ S я к н
Ъ d b d ca HP г I ' г к О СЧ s&s Q щ
tS мин мин W ф -
f
3 ‘/4 76 6 9,27 7,42 50,8 2,34 20,8 1,50 ' 2,11
3 f/16 76 8 11,5 9,06 62,4 2,33 25,2 1,48 2,16
3 3/8 76 10 13,60 10,68 73,3 2,32 29,4 1,47 2,21 * '
3 I/16 76 11 ~ 15,70 12,29 83,8 2,31 33„, 9 1,47 2,27
3 76 13 17,70 13,92 93,6 2,30 38,3 1,47 2,32
3‘/< 5/16 83 8 12,40 9,79 80,4 2,55 32,5 1,62 2,32
3/8 83 10 . 14,80 11,65 94,4 2,53 38,8 1,62 2,38
31/4 X 83 11 17,10 13,44 107,3 2,51 44,7 1,62 2,43
зч4 V2 83 13 19,40 15,18 120,1 2,49 51,0 1,62 2,48
31/2 5/. /16 89 8 13,40 10,57 101,5 2,76 40,1 1,73 2,48
З1 /з . % 89 10 16,00 12,58 118,6 2,73 47,9 1,73 2,54
зг/2 ’/16 89 11 18,50 14,54 136,0 2,72 54,8 1,72 2*59
3^2 /2 89 13 21,00 16,46 152,5 2,70 ’62,7 1,72 2^65
33/4 % 95 10 17,33 13,44 158,9 3,03 71,3 2,03 2,70
зз/4 7/16 — 95 11 19,89 15,52 166,1 2,89 66,7 1,83 2,75
зз/4 V2 95 13 22,50 17,55 188,2 2,89 77,9 1,86 2,77
зз/4 % 95 16 , 27,72 21,62 245”, 9 2,79 97,3 1,87 - 2,81
4 3/ У8 102 10 18,51 14,47 180,4 3,12 72,6 1,98 2,85
4 7/16 102 11 21,40 16,75 207,4 3,12 83,1 1,97 2,91
4 Va 102 13 24,20 18,98 232,0 3,10 93,0 1,96 2,96
4 А 5/16 102 14 26,97 21,17 255,0 3,08 103,6 1,96 3,01
4 5/8 102 16 29,60 23,34 278,9 3,06 113,8 1,96 3,06
41/4 % ' 108 10 19,74 15,42 216,8 3,31 86,6 2,09 3,01
41/4 i/16 108 11 22,83 17,86 249,4 3,30 101,2 2,11 3,06
41/4 х/2- 108 13 25,97 20,25 280,9 3,29 115,6 2,11 3,12
41/4 9 / /16 108 14 29,01 22,60 309,1 3,26 128,0 2Д0 3 17
41/< 5/8 108 16 32,00 24,92 338,4 3,25 142,4 2,11 3,22
41/2 3/ /» 114 10 20,10 16,44 259,8 3,60 103,9 2,27 3,18
. 41/2 I/16 ~ 114 11 24r30 19,02 296,5 3,49 118,9 2,21 3,23
41/2 y2 114 13 27,59 21,66 331,6 3,47 133,0 2,20 3,28
41/a ^16 114 14 30,84 24,18 365,0 3,44 147,1 2,19 3,34
4% % 114 16 34,43| 26,27 396,9 3,65 160,6 2,16 3*39
43/4 A Q 1 y2 121 13 29,19 22,79 397,1 3,69 161,6 2,35 3,43
43/4 5/16 121 14 32,64 25,45 437,8 3,66 178,8 2,34 3,48
5/8 121 16 36,04 27,00 480,3 3,65 198,9 2,35 3^53
43/4 7,16 121 17 38,94 30,67 521,3 3,66 219,2 2,37 3*59
43/* 3/4 121 19 42,21 33,22 560,9 3,65 238,5 2,38 3,64
5 t j/2. 127 13 30,80 24,05 467,0 3,89 492,5 2,50 3,60
0 К % . 127 16 38,06 29,44 565,7 3,86 236,0 2,49 /3,70
V c? V4 127 19 44,65 35,12* 661,9 3,85 274,6 2,48 3,81
0 7/8 127 22 ~ 51,45 40,43 748,3 3,82 316,5 2,48 3,91
5‘/j V JH, /16; 140 14 38,10 29,88 690,5 4,26 307,5 2,84 4,92
99
Сталь прокатная угловая равнобокая
(ОСТ 10014—39)
Номер профиля Размеры, мм Площадь профиля, см2 О $ PQ У Моменты инерции, см\ и радиусы инерции, см Zq, СМ
b d R г I X т X I макс т макс I мин т мин 1X
5 5,82 4,57 19,9 1,85 31,4 2,32 8,29 1,19 35,9 1,66
6 60 6 6,5 2,2 6,91 5,42 23,3 1,84 36,8 2,31 9,76 1,19 43,3 1,70
7 7,97 6,26 26-,4 1,82 41,3 2,29 11,1 1/18 50,7 1.74
8 9,03 7,09 29,6 1,81 46,8 2,28 12,4 1,17 58,2 1,78
6 7,55 5,93 29,8 1,98 47,2 2,50 12,3 1,28 54,8 1,82'
1 8,71 6,84 33,9 1,97 53,7 2,49 14,0 1,28 64,3 1,8Й
6,5 65 8 8,0 2,7 9,87 7,75 38,1 1,96 60,3 2,48 15,8 1,27 73,7 1,90
9 11,0 8,63 41,7 1,95 66,1 2,46 17,3 1,26 88,3 1,94
10 12,1 9,51 45,4 1,94 72,0 2,44 18,8 1,25 92,9 1,98
10 14,1 11,1 72,2 2,26 114 2,84 30,3 1,47 142 2,22
7,5 75 11 9,0 3,0 15,4 12,1 77,7 2,25 123 2,82 32,6 1,46 157 2,26
12 16,7 13,1 83,3 2,24 132 2,81 34,9 1,45 172 2,30
9 13,7 10,7 80,8 2,43 158 3,06 33,4 1,57 154 2,31
8 80 10 9,0 3,0 15,1 11,9 88,4 2,42 140 3,05 36,5 1,56 172 2,35
10 17,2 13,5 128 2,74 204 3,44 53,1 1,76 244 2,59
11 18,8 14,8' 138 2,72 220 3,42 57,4 1,76 269 2,63
9 90 12 11,0 3,7 20,4 16,0 149 2,71 237 3,41 61,7 1,75 294 2,67
13 21,9 17,2 159 2,70 252 3,39 66,8 1,75 319 2,70
14 23,4 18,4 169 2,69 267 3,38 71,9 1,75 345 2,74.
9 17,4 13,7 163 3,06 258 3,86 67,9 1,98 299 2,79
10 100 11 12,0 4,0 21,0 16,5 194 3,04 307 3,83 81,2 1,97 367 2,87
13 24,5 19,2 223 3,02 353 3,80 93,3 1,96 437 2,95:
15 28,0 22,0 251 3,00 395 3,77 106 1,95 507 3,03
10 23,3 18,3 316 3,68 503 4,64 130 2,36 575 3,33
11 25,4 20,0 343 3,67 546. 4,63 141 2,36 634 3,37
12 27,6 21,7 371 3,66 590 4,62 153 2,35 693 3,41
13 29,8 23,4 397 3,65 630 4,60 163 2,35 752 3,45
12 120 14 13,0 4,3 31,9 25,1 423 3,64 671 4,59 174 2,34 811 3,49
15 34,0 26,7 448 3,63 710 4,57 186 2,34 871 3,53
16 36,1 28,4 474 3,62 749 4,56 199 2,34 931 3,56
17 38,2 30,0 497 3,61 785 4,55 209 2,33 991 3,60
18 40,3 31,6 520 3,60 822 4,54 219 2,33 1052 3,64
10 25,3 19,8 406, 4,01 646 5,05 166 2,56 730 3,58
11 27,7 21,7 441 4,0Q 702 5,04 181 2,56 805 3,62
12 30,0 23,6 477 3,99 759 5,03 196 2,55 880 3,66
13 130 13 13,0 4,3 32,4 25,4 511 3,97 812 6,01 209 2,55 955 3,70
14 34,7 27,3 545 3,96 866 5,00 223 2,54 1030 3,74
15 37,0 29,1 576 3,94 916 4,98 236 2,53 1106 3,78
16 39,3 30,9 608 3,93 967 4,96 249 2,52 1182 3,82
12 34,9 ‘ 27,4* 745 4,62 1186 5,83 305 2,98 1347 4,15*
15 150 13 15,0 5,0 37,7 ( 29,6 801 4,61 1272 5,81 330 2,98 1462 4,19
100
Продолжение
Размеры, мм' g Моменты инерции, см\ и радиусы инерции, см
.к r=t 5 о
Нбмер профи; Ь d R г tr s h Ее * PQ « I г X I макс т макс I мин г мин I* wo ‘°z
14 40,4 31,7 '897 4,60 1358 5,80 356 2,97 1577 4,22
15 43,1 33,8 909 4,59 1440 5,78 377 2,96 1692 4,26
15 • 150 16 15,0 5,0 45,8 36,0 961 4,58 1522 5,77 399 2,95 1808 4,30
17 48,5 38,1 1010 4,57 1600 5,75 419 2,95 1924 4,34
18 51,1 40,1 1060 4,56 1679 5,73 440 2,94 2041 4,38
,19 53'7 42,2 1107 4,54 1754 5,72 459 2,93 2158 4,42
.20- 56,4 44,3 1154 4,52 1830 5,70 478 2,91 2275 4,46
14 48,8 38,3 1515 5,57 2405 7,03 625 3,58 2721 4,97
180 15 15,0 52,1 40,9 1609 5,56 2555 7,01 664 3,57 2919 5,01
18 ' .16 5,0 55,4 43,5 1704 5,55 2705 7,00 703 3,56 3117 5,05
17 58,7 46,0 1794 5,53 2850 6,97 739 3,55 3316 5,09
18 61,9 48,6 1885 5,52 2994 6,94 775 3,54 3515 5,13
17 65,6 51,5 2487 6,1'6 3960 7,78 1014 3,93 4536 5,58
18 69,3 54,4 2619 6,15 4165 7,77 1074 3,93 4808 5,62
20 200 19 18,6 6,0 72,9 57,2 2743 6,14 4362 7,75 1124 3,92 5081 5,66
22 83,7 65,7 3108 6,10 4936 7,70 1279 3,91 5905 5,77
24 90,8 71,3 3349 6,07 5313 7,66 1384 3,90 6456 5,85
27 101,2 79,8 3674 6,01 5843 7,57 1534 3,88 7274 5,94
18 76,4 60,0 3513 6J7 5583 8,55 1449 4,35 6332 6,12
20 84,5 66,4 3859 6,75 6120 8,51 1592 4,34 7003 6,20
22 220 22 21,0 7,0 92,4 72,6 4186 6,73 6634 8,47 1731 4,33 7781 6,27
24 100,4 78,8 4514 6,71 7148 8,44 1870 4,32 8560 6,35
26 108,2 84,9 4824 6,68 7639 8,40 2005 4,31 9294 6,42
28 115,9 91,0 5135 6,66 8130 8,37 2141 4,30 10029 6,50
23 230 24 20,0 7,0 105,3 82,6 5207 7,03 8266 8,86 2144 4,51 9780 6,59
Сталь прокатная угловая равнобокая *
(ГОСТ 8509—57)
' Размеры, мм Пло- щадь профи- ля, см* Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см*, и радиусы инерции, см 2о» см
b , 4 Я г I X тх I макс г макс I мин г мин I •*1
4 4,96 3,90 18,9 1,95 29,9 2,45 7,81 1,25 33,1 1,69
63 5 7 2,3 6,13 4,81 23,1 1,94 36,6 2,44 9 ,'52 1,25 41,5 1.74
6 7,28 5,72 27,1 1,93 42,9 2,43 11,2 1,24 50,0 1,78
4,5 6,20 4,87 29,0 2,16 46,0 2,72 12,0 1,39 51,0 1,88
5 6,86 5,38 31,9 2,16 50,7 2,72 13,2 1,39 56,7 1,90
70 6 8,0 2,7 8,15 6,39 37,6 2,15 59,6 2,71 15,5 1,38 68,4 1,94
7 9,42 7,39 43,0 2,14 68,2 2,69 17,8 1,37 80,1 1,99
8 10,7 8,37 48-,2 2,13 76,4 2,68 20,0 1,37 91,9 2,02
ЮГ
Продолжение
Размеры, мм Пло- щадь профи- ля, см* Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см\ и радиусы инерции, см Zq, СМ
Ъ d г I X т X I макс гмакс I мин г мин I Xi
5 7,39 5,80 39,5 2,31 62,6 2,91 16,4 1,49 69,6 2,02
6 8,78 6,89 46,6 2,30 73,9 2,90 19,3 1,48 83,9 2,06
75 7 10,1 7,96 53,3 2,29 84,6 2,89 22,1 1,48 98,3 2,10
8 11,5 9,02 59,8 2,28 94,9 2,87 24,8 1,47 113 2,15
9 12,8 10,1. 66,1 2,27 105 2,86 27,5 1,46 127 2,18
5,5 8,63 6,78 52,7 2,47 83,6 3,11 21,8 1,59 93,-2 2,17
6 9,38 7,36 57,0 2,47 90,4 3,11 23,5 1,58 102 2,19
80 7 9 3 10,8 8,51 65,3 2,45 104 3,09 27,0 1,58 119 2,23
8 12,3 9,65 73,4 2,44 116 3,08 30,3 1,57 137. 2,27
6 10,6 8,33 82,1 2,78 130 3,50 34,0 1,79 145 2,43
7 12,3 9,64 94,3 2,77 150 3,49 38,9 1,78 169 2,47
90 8 10 3,3 13,9 10,9 106 2,76 168 3,48 43,8 1,77 Г94 2,51
9 15,6 12,2 118 2,75 186 3,46 48,6 1,77 219 2,55
6,5 12,8 10,1 122 3,09 193 3,88 50,7 1,99 214 2,68
7 13,8 10,8 131 3,08 207 3,88 54,2 1,98 231 2,71
8 15,6 12,2 147 3,07 233. 3,87 60,9 1,98 265 2,75
100 10 . 12 4 19,2 15,1 179 3,05 284,/ 3,84 74,1 1,96 333 2,83
12 22,8 17,9 209 3,03 33 Г 3,81 86,9 1,95 402 2,91
14 26,3 20,6 237 3,00 375 3,78 99,3 1 г94 472 2,99
16 29,7 23,3 264 2,98 416 3,74 112 1,94 542 3,06
7 15,2 11,9 176 3,40 279 4,29 72,7 2,19 308 2,96
110 8 12 4 17,2 13,5 198 3,39 315 4,28 81,8 2,18 353 3,00
8 19,7 15,5 294 3,87 467 4; 87 122 2,49 516 3,36
9 22,0 17,3 327 3,86 520 4,86 135 2,48 582 3,40
10 24,3. 19,1 360 3,85 571 4,84 149 2,47 649 3,45
125 .12 14 4,6 28,9 22,7 422 3,82 670 4,82 174 2,46 782 3,53
14 33,4 26,2 482 3,80 < 764 4,78 200 2,45 916 3,61
16 37,8 29,6 539 3J8 853 4,75 224 2,44 1051 3,68
9 24,7 19,4 466 4,34 739 5,47 192 2,79 818 3,78
140 10 14 4,6 27,3 21,5 512 4,33 814' 5,46 211 2,78 911 3,82
.12 32,5 25,5 602 4,31 957 5,43 248 2,76 1097 3,90
10 31,4 24,7 774 4,96 1229 6,25 319 3,19 1356 4; 30
11 34,4 ’ 27,0 844 4,95 1341 6,24 348 3,18 1494 4,35
12 37,4 29,4 913 4,94 1450 6,23 376 3,17 1633' 4,39
160 14 16 5,3 43,3 34,0 1046 4,92 1662 6,20 431- 3,16 1911 4,47
16 49,1 38,5 1175 4,89 1866 6,17 485 3,14 2191 4,55
18 54,8 43,0 1299 .4,87. 2061 6,13 537 3,13. 2472 4,63
20 60,4 47,4 1419 4,85 2248 6,10 589 3,12 2756 4,70
180 11 16 5,3 38,8 30,5 1216 5,60 1933 7,06 500 3,59 2128 4,85
12 42,2 33,1 . 1317 5,-59 2093 7,04 540. 3,58 2324 Г 4,89
102
Продолжение
- Размеры, мм Пл о,- щадь профи- ля, см9 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см*, и радиусы инерции, см . zOt см |
Ь d R г -J Г X I макс г макс I мин г мин I Хх
12 47,1 37,0 1823 6,22 2896 7,84 749 3,99 3132 5,37
13 50,9 39,9 1961 6,21 3116 7,83 805 3,98 3452 5,42
14 54,6 42,8 2097 6,20 3333 7,81 861 3>97 3722 5,46
200 16 18 6 62,0 48,7 2363 6,17 3755 7,78 970 3,96 4264 5,54
ч 20 76,5 60,1 2871 6,12г 4560 7,72- 1182 3,93 5355 5,70
25 94,3 74,0 87,6 3466 6,06 5494 7,63 1438 3,91 6733 5,89
30 111,5 4020 6,00 6351 7,55 1688 3,89 8130 6,07
220 14 91 7 60,4’ 47,4 2814 6,83 4470 8,60 1159 4,38 4941 5,93
16 68,6 53,8 3175 6,81 5045 8,58 1306 4,36 5661 6,02
16 78,4 61,5 4717 7,76 7492 9,78 1942 4,98 8286 6,75
18 87,7 68,9 5247 7,73' " 8337 9,75 2158 4,96 9342 6,83
20 97,0 > 76,1 5765 7,71 9160 9,72 2370 4,94 10401 6,91
250 22 24 ! 8 106,1 83,3 6270 7,69 9961 9,69 2579 4,93 11464 7,00
25 119,7 94,0 7006 7,65 11125 9,64 2887 4,91 13064 7,11
28 133,1 104,5 7717 7,61 12244 9,59 3190 4,89 14674 7,23
30 - 142,0 111,4 8177 7,59 12965 9,56 3389 4,89 15753 7,31
Неравнобокое угловое железо русского нормального сортамента
Условные обозначения:
ч QC1 Л -Ц ’’ t У, f2j// У В — ширина большей полки; Ь — ширина меньшей полки; d — толщина полки; . х0 —расстояние от оси у\ до центра тяжести; х Уо — расстояние от оси xt Xi до центра тяжести; R—радиус внутреннего закругления; -х, г — радиус закругления полки; I — момент инерции сечения; гмин. гх, Гу-радиус инерции.
Размеры, мм Площадь со, см2 — со О е PQ « Моменты инерции, см4, и радиусы инерции, см Расстояние до * центра тяжести, см .
I Xi I У1 Гх I У ~ г У I мин г мин х0 Уо
В b d В Г
60 3< 60 4 75 5 80 4 90 е 100 ' 100 ( » 68 » 6 0 8 10 6 0 ‘ 8 10 Ю 10 ’° 10 55 10 1 7 8 8 9 9 9 3,5 3,5 4 4 4,5 4,5 4,5 5,09 6,61 5,69 7,41 7,21 9,43 11,57 6,91 9,03 11,07 ,11,45 14,09 11,45 14,09 12,65 15,59 4,00 5,19 4,47 5,82 5,66 7,40 9,08 5,42 7,09 8,69 8,99 11,06 8,99 11,06 9,93 12,24 42,5 57,14 42,6 57,3 84,6 111,4 140,2 100,6 135 169,7 192,0 241,4 263,3 330,6 263,5 331,0 5,62 7,95 12,84 17,63 24,75 33,77 43,20 12,88 17,89 23,3 57,6 73,4 34,0 43,84 73,2 93,0 18,13 22,97 20,06 25,5 42,2 51,9 62,5 44,8 57,5 69,1 92,1 111,4 116,0 140,6 127,1 154,3 1,89 1,86 1,88 1,86 2^,42 2,35 2,32 2,55 2,52 2,50 2,84 2,81 3,18 3,16 3,17 3,15 2,99 3,75 7,07 8,91 14,33 18,27 21,84 7,52 • 9,55 11,36 32,65 39,3 19,53 23,42 42,5 51,2 0,77 0,75 1,11 1,10 1,41 1,39 1,37 1,04 1,03’ 1,01 1,69 1,67 1,32 1,-29 1,83 1,81 1,92 2,51 4,21 5,35 8,61 10,76 13,02 4,72 6,17 7,55 18,95 12,86 12,36 1’5,28 24,92 30,07 0,61 0,62 0,86 0,85 1,09 1,07 1,06 0,83 0,83 0,83 1,29 1,27 1,04 1,04 1,40 1,39 0,72 0,80 1,01 1,08 1,20 1,28 1,36 0,88 0,96 1,04 1,48 1,56 1,12 1,20 1,56 1,64 2,19 2,27 1,99 2,07 2,43 2,51 2,59 2,84 2,93 3,01 2,95 3,04 3,59 3,67 3,28 3,37
10 19,13 15,02 570 170,7 275,6 з> 98,2 2,27, 56,78 1,73 1,95 3,92
120 80 12 1Ь 5,5 fe,69 17,81 686 207,5 323 3,77 114,3 2,24 66,51 1,71 2,03 4,00
10 20,65 16,21 723 203,8 351 4,12 119,1 2,40 69,81 1,84 2,02 4,24
130 85 12 12 6 24,51 19,24 871 247,6 412 4,10 439 2,38 82,03 1ъ,83 2,10 4,32
14 28,29 22,21 1020 292,5 470 4,08 158 2,36 93,42 1,82 2,18 4,41
10 21,15 16,60 727,7 241,4 358,4 4,12 140,9 2,58 77,33 1,91 2,18 4,15
130 90 12 12 6 25,11 19,71 871,1 292,9 419,7 4,09 164,7 2,56 91,28 1,91 2,26 4,24
14 28,99 22,76 1020,2 345,5 479,2 4,07 186,8 2,54 104,79 1,90 2,34 4,32
10 22,15 17,39 723,0 330,3 3ft),4 4,09 190,7 2,93 97,4 2,10 2,51 3,99
130 100 12 12 6 26,31 20,65 871,7 399,9 435,9 4,07 223,4 2,91 115,6 2,10 2,59 4,07
14 30,39 23,86 1021,1 . 470,5. 497,7 4,05 253,9 2,89 132,8 2,09 2,67 4,15
10 23,15 < 18,17 903,3 330,6 455,1 4,43 195,0 2,90 104,5 2,13 2,42 4,40
11 25,34 19,89 995,8 365,4 498,5 4,44 212,1 2,89 114,9 2,13 2,46 4,43
140 100 12 12 6 27,51 21,60 1088,4 400,5 536,3 4,42 228,5 2,88 124,0 2,12 2,50 4,48
13 - 29,66 23,28 1181,3 435,8 575,3 4,41 244,4 2,87 132,8 2,12 2,54 4,52
14 31,79 24,96 1274,3 471,4 613,3 4,39 259,8 2,8.6 142,4 2,12 2,58 4,56
10 2 Г, 63 16,98 1613 142 501 4,81 85,8 1,99 54,0 1,58 1,61 5,32
150 75 12 11 5,5 25,69 20,17 1340 173,6 589 4,79 99,9 1,97 63,5 1,58 1,69 5,41
11 26,47 20,80 1222 365 601 4,77 215 2,85 121,0 2,13 2,38 4,84
12 28,74 22,56 1335,8 399,9 648,6 4,75 231,6 2,84 135,0 2,13 2,42 4,89
150 100 13 13 6,5 30,99 24,33 1450 435 697 4,74 248,3 2,83 140,2 2,13 2,46 4,93
14 33,22 26,08 1563,8 471,2 743,2 4,73 263,6 2,82 149,6 2,12 2,50 4,97
15 35,43 27,81 1678 507 789 4,72 280 2,81 160,0 2,12 2,53 5,01
12 27,54 21,62 1620 208,5 719 5,11 122 2,10 79,1 1,69 1,77 5,72
160 80 14 13 6,5 31,82 24,98 1896 247,6 823 5,09 138,6 2,09 90,7 1,69 1,85 5,80
11 27,57 21,64 1483,7 366,1 729,6 5,15 220,3 2,83 128,7 2,16 2,30 5,23
12 29,94 23,50 1621,4 400,5 777,2 5,10 236,5 2,81 137,2 2,14 2,34 5,31
160 100 13 13 6,5 32,29 25,35 1759,4 436,1 835,1 5,09 251,7 2,79 143,8 2,11 2,39 . 5,35
14 34,62 27,18 1897,5 472,1 891,7 5,08 269,4 2,79 154,5 2,11 2,43 5,39
о • СЛ 15 36,93 28,99 2035,8 508,4 946,9 5,07 284,9 2,78 168,0 2,13 2,46 5,43
— Непавнобокое угловое железо, в дюймах
S — — Ре 1змеры Площадь сечения, см2 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см 4, и радиусы инерции, см Расстояние до центра тяжести, см
д в юймы Ъ * В b d 1X т т У т У I мин г мин хй Уо
2 2 2 1‘/з 1‘/2 l’/i 3/16 V. 5/u 5h 51 51 38 38 38 5 6 8 - . 4,03 5,28 6,50 3,17 4,14 5,05 10,3 13,0 15,5 1,50 1,57 1,54 4,9 6,19 7,29 1,10 1,08 1,06 . 2,6 3,3 4,0 0,80 0,80 0,79 0,98 1,03 : 1,03’ 1,61 1,66 1,71
21/, 21/2 Р/2 Р/2 V. S/16 . 63 63 38 38 6 8 6,09 7,50 4,78 5f86 23,8 29,6 1,98 1,98 . 6,4 7,5 1,03 1,00 3,6 4,5 0,77 ' 0,78 0,95 1,02 2,20 2,27
21/а 21/2 21/2 2 .2 2 ‘/4 S/l6 3А 63 63 63 51 51 51 6 8 10 6,90 8,55 10,07 . 5,43 6,72 7,90 27,5 31,6 36,7 2,00 1,92 1,91 15,3 17,9 20,4 1,49 1,45 1,42 7,9 9,8 11,5 1,07 1,07 1,07 1,34 1,41 1,47 1,97 2,05 2,12
23/4 2’/4 • 23/4 2 2 2 ‘/4 5/16 •3/8 70 70 70 51 ‘ 51 > 51 6 8 10 7,30 9,21 10,62 ' 5,75 7,25 8,33 36,0 41,5 45,3 2,22 2,12 2,06 15,6 19,6 21,2 1,46 1,46 1,41 8,4 10,7 10,8 1,07 1,08 1,01 1,28 1,33 Г,38 2,23 . 2,28 2,34
3 3 V/2 V/2 V 5/16 76 76 38 38 6 8 6,90 8,51 , 5,43 6,61 40,9 47,6 2,43 2,30 8,2 9,4 1,09 1,05 5,8 6,3 0,92 0,86 1,50 1,56 2,75 2,80.
3 3 3 2 2 2 5/16 3/8 7u 76 76 76 51 51 51 8 10 11 9,52 11,28 12,90 7,47 8,87 10,10 54,2 63,0 73,1 2,39 2,36 2,38 19,2 22,1 25,5 1,42 1,40 1,41 11,3 13,1 15,5 1,09 1,08 1,10 1,29 1,35 1,39 2,55 2,60 2,64
3 3 3 2V2 21/2' 2V2 5/ie % 7ie 76 76 76 63 63 63 8 10 11 10,57 12,49 14,42 8,28 9,78 11,34 56,7 68,7 76,1 . 2,32 2,34 2,30 35,7 42,5 48,8 1,84. 1,84 1,84 19,2 21,8 25,1 1,35 1,32 1,32 1,35 1,32 1,32 2,37 2,39 2,44
з1// 3 ° 11» 89 76 8 12,54 9,83 96,1 2,77 64,2 2,25 : .32,0 : 1,60 . 2,03 2,65
3V2 3 3/8 89 76 10 14,91 11,71 112,5 2,75 74,*2 2,23 . 36,8 ' 1,57* 2.08 *2,70
3i/3 3 ' 7/16 89 76 . 11 17,24 13,54 127,4 2,72 83,2 2,19 42,5 1,57 2,13 2,76
3V2 ; 3 V? 89 76 13 19,53 15,32 141,2 2,69 91,2 2,16 48,2 1,57 2,18 2,81
4 3 3/8 102 ' 76 10 16,12 ’ 12,62 163,7 3,18 78,6 2,20 42,8 1,63 1,96 3,21
4 3 7/16 102 76 11 18,66 14,62 185,3 3,15 89,1 2,18 49,6 1,63 2,01 3,27
4 3 1/2 102 76 13 , 21,14 b 16,61 206,5 3,12 98,5 2,16 56,4 1,63 2,07 3,32
4 3V2 % 102 89 10 17,28 13,54 172,2 3,16 124,5 2,68 59,2 1,85 2,39 3,02
4 .3V2 /16 102 89 11 20,06 - 15,75 196,4 3,13 142,7 2,67 67,2 1,83 2,44 3,07
4 3V2 .v2 102 89 13 22,70 17,79 220,4 3,12 159,7 . 2,65 76,1 1,83 2,50 3,12
4% 3 V, 114 76 13 22,75 17,84 290,1 3,57 102,2 2,12 58,7 1,68 1,96 3,84
4Va 3 5/8 114 76 16 27,99 21,98 347,5 3,52 120,8 2,08 79,0 1,59 2,07 3,94
5 3 3/8 127 76 10 18,55 14,56 303,2 4,04 82,4 2,10 50,5 1,65 1,78 4,29
5 3 7/16 127 76 11 21,74. 17,04# 345,0 3,98 93,0 2,07 59,2 1,65 1,84 4,35
5 3 ‘/2 127 76 13 24,94 19,56 384,8 3 92 102,8 2,03 67,9 1,65 1,88 4,41
5 a 9/ /18 127 76 14 28,14 22,09. 403,1 3,79 105,6 1,94 76,6 1,65 1,91 4,47
5 3V2 127 89 10 19,75 15*48 321,7 4,03 130,7 2,57 73,6 1,93 2,16 4,05
5 3V2 ’/18 127 89 11 22,89 17,90 365,3 3,99 149,3 2,55 85,3 1,93 2,22 4,10
5 3J/2 ‘/2 127 89 13 25,98 20,37 409,3 3,97 163,5 2,51 94,8 1,91 2,27 4,15
5 3V2 9/16 . 127 89 14 29,03 22,84 454,0 3,95 178,1 2,48 105,9 1,91 2,33 4,21
5 3^2 6/8 127 . 89 1£ 32,03 25,15, 493,9 3,93 188,0 2,42 116,9 1,91 2,38 4,26
6 4 3/8 152 102 10 23,37 18,33 558,0 4,88 201,6 2,94 117,3 2,24 2,36 4,88
б c 4 ‘/2 152 , 102 13 30,87 24,24 719 ;4 4,82 254,6 2,87 150,8 2,21 2,47 4,99
6 4 % 152 102 16 38,02 29,88 878 4,83 313,3 2,87 182,4 2,19 2,62 5,16
6 1 5 % 152 127 16 42,10 33,05 949,6 4,75 589,3 3,74 291,4 2,63 3,42 4,68
7 3 13/32 178 76 10 27,87 21,87 721,4 5,09 90,0 1,80 52,5 1,37 1,54 4,55
Ю . 3V2 3/8 ’ 254 89 10 31,85 24,99 2157,0 8,24 < 1 163,7 2,27 116,0 1,91 1,40 9,73
•X Сталь прокатная угловая неравнобокая
S (ОСТ 10015—39)
Номер про- филя Размеры, мм Площадь профиля, см2 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см*, и радиусы инерции, см Расстояние до центра тяжести, см
В ь d R г !х Гх / У г У <Х1 I У1 I мин т мин Хо Ус
6/4 60 40 6 7 2,3 5,72 4,49 50,3 1,88 7,20 1,12 43,1 13,1 4,20 0,86 1,01 2,0
8 7,44 5,84 '25,8 1,86 9,04 1,10 57,9 17,9 5,39 0,85 1,09 2,08
7,5/5 75 50 10 8 2,7 11,6 9,11 63,0 2,33 22,1 1,38 141 43,7 13,2 1,07 1,36 2,60
6 7,85 6,16 50,6 2,53 19,6 1,58 102 33,4 П,1 1,19 1,33 2,56
8/5,5 80 55 8 8 2,7 10,3 8,06 64,9 2,51 24,9 1,56 136 45,3 14,3 1,19 1,41 2,64
10 12,6 9,90 78,2 2,49 29,8 1,54 171 57,5 17,4 1,18 1,48 2,72
6 8,78 6,90 72,4 2,87 26,0 1,72 145 43,4 14,7 1,30 1,41 2,88
9/6 90 60 8 9 3,0 11,5 9,08 93,2 2,85 33,2 1,70 194 58,6 19,3 1,29 1,49 2,96
10 14,1 11,10 113,0 2,82 39,8’ 1,68 244 74,4 23,5 1,29 1,56 3,05
8 13,5 10,6 135 3,16 65,0 2,19 266 113 35,4 1,62 1,88 3,11
10/7,5 100 75 10 10 3,3 16,7 13,1 163 3,13 78,5 2,17 333 143 42,6 1,60 1,96 3,20
12 19,7 15,5 190 3,11 91,1 2,15 402 173 49,8 1,59 2,04 3,27
8 11 15,6 12,2 229 3,83 82,3 2,30 459 137 47,6 1,75 1,88 3,85
12/8 120 80 10 1 1 3,7 19,2 15,1 279 3,81 99,6 2,27 575 178 57,7 1,73 1,96 3,93
12 22,8 17,9 326 3,79 116 2,25 692 210 66,6 1,71 2,04 4,01
17,2 13,5
8 21,3 16,7 297 4,15 118 2,62 583 195 66,5 1,97 2,11 4,08
13/9 130 90 10 12 4,0 25,2 19,8 362 4,12 143 2,59 731 245 81,4 1,95 2,19 • 4,16
12 29,1 22,8 424 4,10 167 2,57 879 297 94,8 1,94 2,27 4,25
14 484 4,08 189 2,55 1028 349 109 1,93 . 2,35 4,33
10 24,3 19,1
150 100 12 13 4,3 28,8 22,6 557 4,78 201 2,87 1120 335 115 2,18 2,35 4,81
15/Ю 14 655 4,76 235 2,85 1347 405 137 2,18 2,43 4,90
16 33,3 26,2 749 4,73 267 2,83 1575 476 156 2,16 2,51 4,98
37,7 29,6 839 4,71 297 2,81 1804 549 175 2,15 2,59 .5,06
V X 12 34,9 27,4 1156 5775 417 3,46 2325 695 240 2,62 2,82 5,79
18/12 180 120 14 14 4,7 40,4 31,7 1326 5,73 476 3,44 2217 816 279 2,62 2,90 5,87
16 45,8 35,9 1490 5,71 532 3,41 3111 939 309 2,60 2,98 5,95
12 37,3 29,2 1546 6,45 428 3,39 3188 696 259 2,64 2,68 6,64
20/12 200 120 14 14 4,7. 43,2 33,9 1776 642 489 3,36 3725 818 295 2,61 2,76 6,72
16 49,0 38,4 1997 6,38 547 3/34 4264 941 331 2,60 2,84 6,80
12 41,0 32,2 1666 6,37 810 4,44 3181 1347 436 3,26 3,62 6,08
20/15 200 150 16 17 5,7 53,9 42,3 2155 6,32 1043 4,40 4272 1812 562 3,23 3,78 6,27
- 18 60,3 47,3 2388 6,30 1153 . 4,38 4800 2048 623 3,21 3,85 6,33
20 66,5 52,2 2614 6,27 1258 4,35 5344 2285 683 3,21 3,93 6,41
Сталь прокатная угловая неравнобокая
(ГОСТ 8510—57)
. 6,3/4,0 5 4,98 3,91 19,9 2,00 6,26 1,12 41,4 10,8 ] 3,73 0,86 0,95 2,08
63 40 6 * 7,0 2,3 5,90 4,63 23,3 1,99 7,28 1,11 49,9 13,1 4,36 0,86 0,99 2,12
8 7,68 6,03 29,6 1,96 9,15 1,09 66,9 17,9 5,58 0,85 1,07 2,20
7/4,5 70 45 4,5 7,5 2,5 5,07 3,98 25,3 2,23 8,25 1,28 51 13,6 4,88 0,98 1,03 2,25
5 5,59 4,39 27,8 2,23 9,05 1,27 56,7 15,2 5,34 0,98 1,05 2,28
' 7,5/5 5 2,7 6,11 4,79 34,8 2,39 12,5 1,43 69,7 20,8 7,24 1,09 1,17 2,39
75 50 6 8 7,25 , 5,69 40,9 2,38 14,6 1,42 83,9 25,2 8,48 1,08 1,21 2,44
8 9,47 7,43 52,4 2,35 18,5 1,40 112 34', 2 10,9 1,07 1,29 2,52
8/5 80 50 5 8 2,7 6,36 4,99 41,6 2,56 12,7 1,41 84,6 20,8 7,58 1,09 1,13 2,6
6 7,55 5,92 49,0 2,55 14,8^ 1,40 102 25,2 8,88 1,08 1,17 2,65
5,5 7,86 6,17 65,3 2,88 19,7 1,58 132 32,2 11,8 1,22 1,26 2,92
9/5,6 90 56 6 9 3 8,54 6,70 70,6 2,88 21,2 1,58 145 35,2 12,7 1,22 1,28 2,95
8 11,18 8,77 90,9 2,85 27,1 Y,56 194 47,8 16,3 1,21 1,36 3,04
6 9,59 7,53 98,3 3,2 30,6 1,79 198 49,9 18,2 1,38 1,42 3,23
10/6,3 100 63 7 . i(f 3,3 П,1 8,70 113 3,19 35,0 1,78 232 . 58,7 20,8 1,37 1,46 3,28
8 12,6 9,87 127 3,18 39,2 1,77 266 67,6 23,4 1,36 1,50 3,32
.о со 10 15,5 12,1 154 3,15 47,1 1,75 333 85,8 28,3 1 1,35 1,58 3,40
Продолжение & Я w ° иф Ь. н ифифф . со со со* т-н ЮяР СМ О О т-н СМ тр тр’'тр*'тр 05 00 05 Tf U0 Т-н яр ио со СМ О СМ СО яр U0 ио ио 5,88 5,97 яр СМ гн ио ио со о. со со со со* t-. Яр СО нН 03 И СМ СО 00*00 00
Рассто центра I ' с И 00 . яр ио Ф0 И Г-Н г-н яр см оо оо оз г-7 г-7 т-7 см со см со. О т-н СМж см см см* 00 СО СО СМ СО яр см* см* см* 2,44 2,52 03 СО Т-н 05 Гн 00 05 05 см см* см* см со оз е- ю иэ со ь- оо СО со* со* со*
г МИН со СО СМ иф иф ю Н Г-Н Г-Н СО L0 см Т-Н т-н Т-Н Г-Н 00 со 03 05 см т-7 т-7 см* 03 00 со Т-н т-н ГН см* см см 2,42 | 2,40 U0 ярсо см см* см* см* см* Яр о 03 ОО. ио ио яр Тр со со со со*
g я I МИН 03 00 00 со оо см* СМ СМ СО Яр 00 03 ю СО 00 05 ф яр яр Ю со со ио о*ю о . Гн оо т-н Т-н т-н см см СМ яр СО Т-Н Т-Н Т-Н ио яр со Ф т-н ГН яр иф Гн Г- со 00 см со см см со со яр Т-н со 05 ф ООО яр СО Гн оо 05
сх <и i 3 00 00 00 яр o'СМ* Гн 00 03 05 Ь- со о т-н СО Ь- т-н т-н Г-н Г-1 СМ яр U0 О Ф яр о нн см со ио ио СОФ t> СО ЯР яр 444 537 оо со СМ т-н г-н 00 см со гн о- 05 ф Яр O b- со СО Ф оо ь* со см яр е- н см см см
Q <в ~ Си со Оз со ' - оо ф ио см со оо СМ 00 03 Т-н Ю Г-н оо Яр Ю СО Г- см £7 см Гн оз см Ф яр О U0 со ГН со СО 03 Т-Н Т-Н Т-н 1933 2324 Ф оз со яр см оо см со Ф Г-н см СМ со со ’Ф ф СМ 00 00 Т-н г-н о to Яр СМ со со Ф со оо Оз Г-н
g я 03 00 Оз 03 СМ г-? л-н“ Ф 00 СО Яр см см см см см* см* см* см оо СО ио- ио ио 00 см* см* см* яр СМ 00 00 00 см* см* см* 3,12 3,1 оо г- см ио ио ио ио со со* со со см 00 со СО ' со tQ^UO ио яр Яр Яр яр
си- я. я • СО со иф 00 яр яр гриф 73,7 83,0 100 117 ’ О СО со СМ яр ОО Г-Н Т-Н Т-Н яр Ф см фсОГн см см см СО яр (н СМ см со СО СМ г-н Ь, гг 00 ио т— тф ио со СМ со ио со со со О’ т-н Ф со яр СО Т-Н Т-Н тн т-н
Моменты ч к СО СМ т-н иф иф ио СО со СО Т-н ООЮ СО оз 05 яр СО СО 4,49 4,47 5,15 СО 'т-н 00 Т-н т-н О ио ио ио оо Гн ио* ио ио со гн 00 Tt< Tf^CO^ со со* со со 1 Ь- СМ 05 Гн Ф Ф 03 05 00* 00* Ь? о-
см см см яр иф О Ь- СО СМ ио CM tQ Т—< СО см см со со Яр Яр СО СО яр О СО Яр СО со оо оз со Гн оо СМ со ио см Ф ГН Т-н 05 00 т-1 СО СО Ф см Tf U0 ОО Ф TH г-т г-н СМ тн иэ Яр 03 Яр 00 Г-н о иэ 03 со Яр Яр Яр
‘sot 23/ 'W 1 I ээд оояр 05 СО 03 00 Оз О Г-н иф иф СО т-н СМ* ио оо* 14,1 17,5 18 оо со со оз* со* ь7 т-н см см 2272 26,4 Ь- 05 Tf 05 СМ СМ со со Оз 05 00 Гн Гн 03* U0* г-Г СО яр U0 СО
zW0 ‘В1ГИфО(1ц чДиНюдц 'Ф 00 05' г-7 см* оо Т-Н Т-Н Н Т-н |н тр яр* СО Ф СО Т-н г-н т-н СМ СМ 05 00 см см т-н см см СО Гн^ U0 О яр см со со ОО СО. см со 05 05 05 00 тн ь* со оз со со 'Ф Яр со^сОгн U0 00 СО НН оо Яр СО Гн Гн
и 3,3 3,7 яр 4,3 4,7 Яр* со
3 о* о Т-Н Т-н см т-н СО. ' т-н Т-Н 14 00 Т-н
3 й> - S 6,5 7 8 00 О см т-н т-н - 00 О 05 т-н ф см яр Т-н т-н Т-Н ф СМ т-н т-н гн см Яр СО гН г—4 Г-Н V—Ц СМ со 00 Ф ГН ГН НН СМ
- св о. ^3 70 80 к о ‘ 03 .1 100 он 125 , 160
по 125 140 091 180 200 250
Номер я •8- к о ч си я 11/7 ' 12,5/8 14/9 16/10 18/11 20/12,5 25/16
СОРТАМЕНТ ТАВРОВОГО ЖЕЛЕЗА
Тавровое железо’ русского нормального сортамента
Условные обозначения:
h — высота тавра;
b—ширина полки;
d — толщина' стенки и полки;
R — радиус внутреннего закругления;
г — радиус закругления полки;
р —радиус закругления стенки;
I — момент инерции сечения;
гх, гу—радиусы инерции;
z0 — расстояние до центра тяжести.
Размеры^ мм 1 - Площадь сечения, см2
ь h d R т . р
«100 50 9 9 4,5 2,25 12,72
120 60 10 10 5 2,5 17,02
130 65 10 10 5 2,5 18,50
140 70 12 12 6 3 23,80
160 80 13 13 6,5 3,25 29,53
Вес-1 пог. . м, кг Моменты инерции, сл<4, и радиусы инерции, см
1X г X I У г У
9,99 20,64 1,27 69,1 2,33
13,36 40,1 1,54 132,2 2,79
14,52 51,6 1,67 167,5 3,01
18,68 ~76,1 1,79 252,3 3,26
23,18 124,1 2,05 407,0 3,71
СОРТАМЕНТ ДВУТАВРОВОГО ЖЕЛЕЗА
Двутавровое железо русского нормального сортамента
Условные обозначения:
h — высота балки;
b — ширина полки;
d т— толщина стенки;
t — средняя толщина полки;
R — радиус внутреннего закругления;
г — радиус закругления полки;
I — момент инерции сечения;
W —момент сопротивления сечения; г
гх — инерции;
S—статический момент полусечения.
1,15
1,34
1,42
1,58
1,78
Размеры, мм Площадь сечения, см* Вес, 1 пог. м, кг Моменты инер- ции, см1 Моменты сопро- тивления, см3
Л 1 • d t « 1 г I X I У wx 1 W У
80 50,6 3,9 5,5 3,9 2,3 8,16 6,406 86,3 9,71 21,6 3,84
100 57,0 4,5 6,3 4,5 2,7 11,03 8,659 180,4 16,1 36,1 5,65
120 63,4 5,1 7,1 5,1 3,1 14,34 11,257 334,4 25,2 55,7 7,95
130 66,6 5,4; 7,5 5,4 3,2 16,15 12,678 440,4 31,8 67,75 9,54
140 . 69,8 5>7 7,9 5,7 3,4 18,08 14,193 569 .. 37,7 81,3 10,8
160 76,2 6,3 8,8 6,3 3,8 22,26 17,474 909 54,3 113,6 14,26
180 82,6 6,9 9,6 6,9 4,1 26,87 21,093 1381 75,9 153,4 18,4
200 89,0 7,5 10,4 7,5 4,5 31,91 25,049 2014 103,4 201,4 23,24
220 95,4 8,1 11,3 8,1 4,9 37,38 29,343 2843 • Т37,5 258,5 28,83
230 98,6 8,4 11,7 8,4 5,0 40,27 31,61 3342 166,3 290,60 33,73
но <
111
Продолжение
Размеры, мм Площадь сечения, 1 смг Вес 1 пог. м, кг Моменты инер- ции, см4 Моменты сопро- тивления, см3
h b - R 1г I I У W W У
240 101,8 8,7 12,1 8,7 5,2 43,29 33,983 3903 180 325 35,36
240 108,2 9,3 13,0 9,3 5,6 49,63 38,960 5234 231 403' 42,75
280 114,6 9,9 13,9 9,9 5,9 56,40 44,274 6878 293 491 51,1
300 121,0 10,5 14,7 10,5 6,3 63,61 49,934 8881 366 592 60,5
320 127,4 11,1 15,5 11.1 6,7 71,25 55,931 11292 542 706 70,9
340 133,8 11,7 16,4 11,7 7,0 79,32 62,266 14161 552 833 82,5
360 140,2 12,3 17,2 12,3 7,4 87,82 68,939 17544 668 975 95,3
38Q. 146,6 12,9 18.0 12,9 7,7 96,76 75,956 21499- 801 1132 109,3
400" 153,0 13,5 Ж9 1X5 “8,1 106,13 83,312 26087 954 1304 124,7
425 163 15,3 23,0 15,3 9,2 132 103,7 39956 1433 1739 176
450 170 16,2 24,3 16,2 9,7 147 115,2 45888 1722 2040 203
475 178 17,1 25,6 17,1 10,3 163 127,6 56410 2084 2375 234
500 185 18,0 27,0 18,0 10,8 179 140,5 68736 2470 2750 267
550 200 19,0 30,0 19,8 11,9 212 167,1 99054 3486 3602 349
600 215 21,6 31,7 — — 254 198,0 138957 4668 4632 434
Балки двутавровые (OCT 10016-А39)
профиля Размеры, мм ДЬ Профи- чог. м, кг Моменты инерции, см4, и радиусы инерции, см Моменты сопротив- еский ? полусе- см3
лениз I, см*
1 Номер h ь d t R г Площа ля, см: Вес 1 / Г т X I У г У Wx W У Статич момеиз i чения,
пл# 200 100 7,0 Н,4 9,0 4,5 35,5 27,9 2370 8,15 158 2,12 237 31,5 138
20^ 200 102 9,0 11,4 9,0 4,5 39,5 31,1 2500 7,96 169 2,06 250 33,1 148
22^ 220 110 7,5 12,3 9,5 4,8 42,0 33,0 3400 8,99 225 2,31 309 40,9 180
220 112 9,5 12,3 9,5 4,8 46,4 36,4 3570 8,78 239 2,27 325 42,7 191
пл 240 116 8,0. 13,0 10,0 5,0 47,7 37,4 4570 9,77 280 2,42 381 48,4 221
24й 240 118 10,0 13,0 10,0 5,0 52,6 41,2 4800 9,57 297 2,38 400, ^0,4 235
27« 270 122 8,5 13,7 10,5 5,3 54,6 42,8 6550 10,9 345 2,51 485 56,6 275
270' 124 10,5 13,7 10,5 5,3 60,0 47,1 6870 10,7 366 2,47 509 58,9 300
а 300 126 9,0 14,4 11,0 5,5 61,2 48,0 8950 12,1 400 2,55 597 63,5 348
306 300 128 11,0 14,4 11,0 5,5 67,2 52,7 9400 11,8 422 2,50 627 65,9 370
с 300 130 13,0 14,4 11,0 5,5 73,4 57,4 9850 11,6 445 2,46 657 68,5 394
а 330. 130 9,5 Л5,0 11,5 5,8 68,1 53,4 11900 13,2 460 2,60 721 70,7 420
336 330 132 11,5 15,0 11,5 5,8 74,7 58,6 12500 12,9 484 2.55 757 73,4 448
с 330 134 13,5 15,0 11,5 5,8 81,3 63,8 13100 12,7 510 2,51 794 76,1 476
а 360 136 10,0 15,8 12,0 6,0 76,3 59,9 15760 14,4 552 2,69 875 81,2 513
366 360 138 12,0 15,8 12,0 6,0 83,5 65,6 16530 14,1 582 2,64 919 84,3 546
с 360 140 14,0 15,8 12,0 6,0 90,7 71,2 17310 13,8 612 2,60 962 87,4 579
а 400 142 10,5 16,5 12,5 6,3 86,1 67,6 21720 15,9 660 2,77 1090 93,2 637
406 400- 144 12,5 16,5 12,5 6,3 94,1 73,8 22780 15,6 692 2,71 1140 96,2 678
с 400 146 14,5 16,5 12,5 6,3 102 80,1 23850 15,2 727 2,65 1190 99,6 718
112
Продолжение
Номе^ профиля ’ J Размеры, мм Площадь профи- ля, см2 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см4, и радиусы инерции, см Моменты сопротив- ления, см3 I Статический момент полусе- 1 чения, см3
h ь d t R г ix г X I У г У W X W У
а 450 150 11,5 18,0 13,5 6,8 102 80,4. 32240 17,7 855 2,89 1430 114 835
456 450 152 13,5 18,0 13,5 6,8 111 87,4 33760 17,4 894 2,84 1500 118 888
с 450 154 15,5 18,0 13,5 .6,8 120 94,5 35280 17,1 938 -1 2,79 1570 122 938
а 500 158 12,0 20,0 14,0 7,0 119 93,6 46470 19,7 1120 3,07 1860 142 1086
506 500 160 14,0 20,0 14,0 7,0 129 101 48560 19,4 1170 3,01 1940 146 1145
с 500 162 16,0 20,0 14,0 7,0 139 ‘ 409 50640 19,0 1220 2,96 2080 151 1211
а 550 1Ж 12,5 21,0 14,5 7,3 134 105 62870 21,6 1370 3,19 2290 164 1341
556 550 168* 14,5 21,0 14,5 7,3 145 114 65640 21,2 1420 3,14 2390 170 1415
с 550 170 16,5 21,0 14,5 7,3 156 123 68410 20,9 1480 3,08 2490 175 1494
а 600 176 13,0 22,0 15,0 7,5 151 118 83860 23,5 1700 3,36 2800 193 1619
606 600 178 15,0 22,0 15,0 7,5 163 128 87460 23,2 1770 3,30 2920 199 1725
с 600 180 17,0 22,0 £ 15,0 7,5 175 137 91060 22,8 1840 3,24 3040 205 1814
Балки двутавровые (ГОСТ 8239—56*)
1 Номер профиля 1 Размеры, мм 1 Площадь сече- ния, см2 Вес 1 пог. м, кг Моменты инерции, см4, и радиусы инерции, см Моменты сопротив- ления, см3 Статический момент, см3
•/г ь d t , Я г I г X I У г У W X W У
'20 200 100 5,2 8,2 9,5 4,0 26,4 20,7 1810 8,27 112 2,06 181 22,4 102
20а 200 110 5,2 873 9,5 4,0 .28,3 22,2 1970 8,36 148 2,29 197 27,0 111
22 220 по 5,3 8,6 10,0 4,0 30,2 23,7 2530 9,14 155 2,26 230 28,2 130
22а 220 120 5,3 8,8 10,0 4,0 31,4 25,4 2760 9,23 203 2,50 251. 33,8 141
24 240 115 5,6 9,5 10,5 4,0 34,8 27,3 3460 9,-97 198 2,37 289 34,5 163
24а 240 125 5,6 9,8 10,5 4,0 37,5 29,4 3,800 10,1 260 2,63 317 41,6 178
27 270 125 6,0 9,8 11,0 4.5 40,2 31,5 5010 11,2 260 2,54 371 41,5 210
270 135 6,0 10,2 11,0 4,5 43,2 33,9 5500 11,3 337 2,80 407 50,0 229
30 300 135 6,5 10,2 12,0 5,0 46,5 36,5 7080 12,3 337 2,69 472 49,9 268
30а 300 145 6,5 10,7 12,0 5,0 49,9 39,2 7780 12,5 436 2Г95 518 60,1 292
: 33 330 140 7,0 11,2 13,0 5,0 53,8 42,2 9840 13,5 419 2,79 597 59,9 339
/36 360 145 7,5 12,3 14,0 6,0 61,9 48,6 13380 14,7 516 2,89 743 71,1 423
40 400 155 8,0 13,0 15,0 6,0 71,4 56,1 18930 16,3 666 3,05 947 85,9 540
45 450 160 8,6 14,2 16,0 7,0 83,0 65,2 27450 18,2 807 3,12 1220 101 699
50 500 170 9,3 15,2 17,0 7,0 96,9 76,1 39120 20,1 1040 3,28 1560 122 899
55 550 180 10,0 16,5 18,0 7,0 113 88,6 54810 22,0 1350 3,46 1990 150 1150
60 600 190 10,8 17,8 20,0 8,0 131 103 75010 23,9 1720 3,62 2500 181 1440
65 650 200 П,7 19,2 22,0 9,0 151 119 100840 25,8 2170 3,79 3100 217 1790
70 700 210 12,7 20,8 24,0 10,0 174 137 133890 27,7 2730 3,96 3830 260 2220
70а 700 210 15,0 24,0 .24,0 10,0 202 158 152700 27,5 3240 4,01 4360 309 2550
706 700 210 17,5 28,2 24,0 10,0 234 184 175370 27,4 3910 4,09 5010 373 2940
113
Двутавровое железо по DIN 1025 немецкого сортамента
Номер профиля Размеры, мм Площадь се- чения, см2 со о « * Моменты инерции, си4, и радиусы инерции, см Моменты сопро- тивления, см3
h ь d t 1х гу Jx гу wx .5
12 120 58 5,1 7 J 14,2 11,2 328 4,81 21,5 1,23^. 54,7- 7,41
14 140 66 5,7 8,6 18,3 14,4 573 5,61 35,2 1,40 81.9 10,7
16 160 74 6,3 9,5- 22,8 17,9 935 6,40 54,7 1,55 117 14,8
18 180 82 6,9 10,4 27,9 21,9 1450 7,20 81,3 1,71 161 19,8
20 200 90 7,5 11,3 33,5 26,3 2140 8,00 117 1,87 214 26,0
22 220 98 8,1 12,2 39,6 31,1 3060 8,80 162 2,02 278 33,1
24 240 106 8,7 13,1 46,1 36,2 4250 9,59 221 2,20 354 41,7
26 260 113 9,4 14,1 53,4 41,9 5740 10,4 288 2,32 442 51,0
30 300 125 10,8 1.6,2 69,1 54,2 9800 11,9 451 2,56 653 72,2
34 340 137 12,2 18,3 86,8 68,1 •15700 13,5 674’ 2,80 923 98,4
36 , 360 143 13,0 19,5 97,1 76,2 19610 14,2 818 2,90 1090 114
40 400 155 14,4 21,6 118 92,6 29210 15,7 1160 3,13 1460 149 .
42,5 425 163 15,3 23,0 132 104 36970 16,7 1440 • 3,30 1740 ' 176
45 450 170 16,2 24,3 147 115 45850 17,7 к 1730 3,43 2040 203
47,5 475 178 17,1 25,6 163 128 56480 18,6 2090- ' 3,60 2380 235
50 500 185 18,0 27,0 180 . 141 68740 19,6 2480 3,72 2750 268
55 550 200 19,0 30,0 213 167 99180 21,6 3490 4,02 3610. 349
60 600 215 21,6 32,4 254 199 139000 23,4 4670 4,30 4630 434
Широкополочное двутавровое железо типа Пейне немецкого сортамента
IX фЙ, Размеры, мм S « 3 и 1 пог. г Моменты инерции, сл«4, и радиусы инерции, см Мсгменты сопро- тивления, см3
о ф Q *
Е в h b t d г * £ s t—। Ф Кии ф PQ !х гу !х гу wx wy
10 100 100 10 6,5 10 26,1 20,5 447 4,14 167 2,53 89,3 33,4
12 120 120 11 7 Н 34,3 26,9 864 5,02 317 3,04 144 52,9
14 '140140 12 8 .12 44,1 34,6 1520 5,87 550 3,53 ' 217 78,6
16 160 160 14 9 14 58,4 45,8 2630 6,72 958 4,05 329 120
18 180 180 14 9' 14 65,8 51,6 3830 7,63 1360 4,55 426 151
20 200 200 16 10 15 82,7 64,9 5950 8,48 2140 5,08 595 214
22 .220 220 16 10 15 91,1 71,5 8050 9,37 284'0 5,59 732 258 '
24 240 240 18 11 17 - 111 87,4 11690 10,3 4150 6,11 974 . 346
26 260 260 .18'11 17 121 94,8 15050 11,2 5280' 6,61 1160 ‘ 406
38 ' 28.0 280 20 12 18 144 113 20720 12,0 7320 7,14 1480 523
30 300 300 20 12 18 154 121 25760 12,9 9010 7,65 1720 600
32 320 300 22 13 20 171 135 32250 13,7 9910 7,60 2020 661
34 340 300 22 13 20 174 137 36940 14,5 9910 7,55 2170 661
36 360 300 24 14 21 192 150 45120 15,3 10810 7,51. 2510 721
38 380 300 24 14 21 194 153 50950 16,2 10810 7,46 , 2680 721
40 400 300 26 14' 21 209 164 60640 17,0 .11710 7,49 3030 781
42,5 425 300 26 14 21 212 166 69480 18,1 11710 7,43 3270 78.1
45 450 300 28 15 . 23 232 182 84220 19,0 12620 7,38 3740 841
47,5 475 300 28 15 23 235 185 95120 20,1 12620 7,32 4010- 841
50 500 300 30 16 24 255 200 113200 21,0' 13530 7,28 4530 902
55 550 300 30 16 24 263 207 140300 23,1 13530 7,17 75100 902
60 600 300 32 .17 26 289 227 180800 25,0 14440 7,07 6030 962
70 700 300 34 18 27 324 254 270300 28,9 15350 6,88 7720 1020
80 800 300 34 18 27 342 268 366400 32,7 15350 6,70 9160 1020 ,
90 900 300-36 19 30 381 299 506600 36,4 16270 6,53 11250 1080
100 1000 300 36 19 30 400 314 644700 40,1 1628016,37 12900 1080
114
ШВЕЛЛЕРЫ
Швеллерное железо русского нормального сортамента
Условные обозначения:
Ь — ширина полки;
h — высота швеллера;
d — толщина стенки;
t — средняя толщина полки;
R —радиус внутреннего закругления —
г — радиус закругления полки;
I — момент инерции;
W — момент сопротивления;
Гу — радиусы инерции;
Z6 — расстояние до центра тяжести.
к к о а с Размеры, мм 4) S* О л 00 м’ О Моменты инер- ции, см* Моменты сопротив- ления, см3 s - о н
сх л tf и Рассто центра , Zo, см
о к h b d t г d К к 1 Г Вес 1 ‘у Zyl Wx wy
10 100 50 6 9 4,5 13,92 10,93 213,2 30,16 65,6 42,65 8,86 1,60
12 120 55 6,5 9,5. 4,75 17,26 13,55 371,6 44,9 92,0 61,9 11,67 1,65
14 140 60 7 10,5 5,25 20,92 16,42 624 64,5 132,2 89,2 15,35 1,80
16 160 65 7,5 11 5,5 24,92 18,56 954 89,0 175,6 119,2 19,2 1,86
18 180 70 8 12 6 29,26 22,97 1433 121 239,6 159,2 24,26 2,01
20 200 75 8,5 12,5. 6,25 33,93 26,64 2018 159,2 306 202 29,4 2,08
22 220 80 9 13,5 6,75 38,94 30,57 2831 207,8 402 257,3 36,0 2,23
24 240 85 9,5 14 7 44,28 34,76 3773 264 499 314,4 42,6 2,30
26 260 90 10 15 7,5 49,95 39,21 5045 334 635 388 51,0 2,45
28, 280 95 10,5 15,5 7,75 55,96 43,93 6472 413 771 462 59,2 2,53
30 300 100 11 16,5 8,25 62,30 48,91 8361 510 957 557 69,7 2,68
115
wo , 0 ‘ 2 ‘И1ЭЭЖК1 udinan otf ЭИНВ01ЭЭВЗ > »> > \ СМСМ»-<Г^риОООт1«т-н10)ОСООСООСОСОСОГнСфСПг-4’<фО,'^Гн’^СП’’Ф'СМ tO СО Гн СО ОО t> ОО ОО О СП 0^0 0^00^4 OC4r-4rHTf-rt r-Hr-.,--.r-4r-ii--lr-tr-iCMr-<CMCM"cM CM CM СМ См" См"см Ац CM CM CM см см см см" оГсчоГ
Моменты сопро- тивления, см* о Гн СМ О Ю СО СМ О 00 Г- Ю Гн т-1 см СМ О) О 00 00 Ю СМ г-1 Tf ю СМ СО см сп 00 »-н СО U0 О LQ СМ^ОО г-н ОМ4 Ю LQ Ь- Ь- г-н о СО СО СО 00 Ю> ООО ООЮт-н Ь**ОеО’^,4С01>*От--'МчиОООООСМ’^10Г^От-<т^ОСОСП’--'СОсО о" ОО U0 о к-ч r-ч Т—1 г—<Г-4СМСМСМСМСМСОСОСОООСОСОСОт|<Т|<51ч''Фт1«юсОСОГнГн 00 ОО
г ^^*^’^CCLO2.T*1<N °ЖТ^ ^00c0k0^’-''^l>CMCMCMLrt00r-'b-O’--<о>смо О О Гн ОО СО СМ00 >-ч Гн СО тГ СО СМ СО Г- г-< СЮ СО* СО СП U0 СМСИСМ СО ОО СМЮ СОиОООООО’-ч’^иОС^сПт-нсОиОГнСНСМ'ФГнОСОсОООСМСОЮО'ФГнСООО ^н г-н т-н — г-н г-н СМ СМ СМ СМ СМ СО СО со ^inLOOSOOOQG
Моменты инерции, сл14, и радиусы инерции, см О Гн т-н ю OOt^r-HG>’4f<CMCOCOOO’—«г-чСМОО^СМГнСОСМСМ’Ф’тНСПГнСОГн ’^ЬЬОт‘«ООО’^00а)Ю^^00'ХХ'о'с£ЮОГ-0?ОХ'О(ч'Ы0'О иОГ-ОСЧ’фСООО’-н^СОСПСМСМиОООСНСМСОСО’—1 О г-• 00 ’'f СО СО СМ T-Hi-i^^j-K^CXIC^Qqor) coco COCO^^^iO)LQvOiO)COOOOOOOr-<CM т—4 г—4 т—4
»—• СО р СП со. СМ О10«-^ОС0г-н10С0т-нтГг-н00С0г--10бО<ОС0С0ОГчнт-<0010 с0о0о0(^|<^т-чОСМСМСМСМСМ'СОСОСМ'^’^сОЮтГ’^ГнГ-СОООГнГн r-ir-н,—.т-ч^^т-мг-ч^с^счсчс^сгэро^счсчс^смСМСМСМСМСМСМСМСМСМСМ
Юр СМг-чсОт^ЮООООО^ОО^н СМ’ФЮСМООЮтЬООЬ’^ОООО иОГ-СОт-нсОСОООт-нООСОГн'сОСО'^СОиОСП^СНСПиОГ^ООГ^ЮСОСОСМОГн CMCOtOOtO-OOOr—'СМ'^ЮЮ’ГнО’—'r-tCOOtOOOT-'OCOOtOOCOO’^OO г-нг-чг-нг-чт-нт-нт-нСМСМСМСМСМСМСОСОСОСО^^иОиОСОСО
Н к up to CM VO 00 О О Ь- CM iO Гн Ю to О CM r-t хо О О 00 О- со О О ОО г-1 СП Гн ю со СМ г-н О оо 00 СО СО тН ’-•СП ЮСМт—«Гнт^г—<оОт^’’~<СПСОСОСОСНГн СО^ЮЮСОсОГнСОГн bC оо ООСП О СО О О О -•г-'СМСМСМСОСОСОЮ’Ф^-
СОСОГн^сМ«-ОГ^СТ>т*<Г-СП^<СМ.СОООт-чт-чСНОС7)ООГнГнСМОО^Оэ to сч 00 СО СО СИ со тр СМ СП О со со" г-7 СМ СМ* со" СМ О 00 Гн" Гн* Гн СО LO 'Ф -н СП Г-" ^н СП^СООсОСОГнСООО!—«СПГнЮООг-1 со СП ’—• -^ СП --НГн. Гн Гн 1?н 1О СМ Гн Т—• гнсо 1СГО ОООСМСОГн осою О СМ Ю СОСОООтГСПОСОСМООСО’ФЮСОГн, т-нг^г-нг-нО^СМСОСОСОтГ^иОСОСОсОООрОСП^СЧСОГ^ООО
гх 'w гои г ээд О СО со со СО rf« Гн СП со Гн СП ю to СМ СП со Гн о to СО г-• О оо со О to О r-ч СП Гн О О ЮГ СМГнг-*СПСОГнСН^иОСОсООООСОтГ<г-«сОГнОООООМ<’--' QrH Tf ОСМ^СОГнСПОСМСМ10тЬ00.С0О/’^О10О>'^СПе0Г00С0СПГнГС0СП00Ю’-ч ^T-Hr-H^^r-HoqoqCMOlCMCMCMCOOOCOCOCOCOCO^CO^f^^iOtOtOcOrH
Швеллеры (OCT 10017—39)
zW0 ‘БИИЭЬЭЭ qtfEftioirij ОФ’-'г—'|ОхОСНСПСОСО’Ф'Ф’—•О’инГнОГн'СНСПСПОООСПСПСНЮЮЮ Г-СОЮСОСП’-«СОСЧООООООСЧСМОООСМСООООЮООХОСПХООООСМФРО М »,*> ач'вч «ч Л •» «> *« * •» * * •» • * •* * * •* * •» * * CM LO ОО гчг-tlOiOCHOOCMr-icO^ СП.СО СНУтН OCOCntOCntOCMOOOtOtOCO’—' СМСМСМСМСМСМСОСОСОСО СОМ4 СОтМО'ФтМОтЬиОСОсОСОЬ’Ь-ООСП
Размеры, мм и . to o'to to toto Ю to Ю to to to uoto ‘ СМЮ ЬГ ООСМСМЮЮГн Гн ФООСМСМСМГн Гн Г-ООО ООО О 0^0 Tf4" О4 Ю to io" io" to ио io to СО со со" СО со" О СО со СО Гн" Гн Сн СЮ со ОО СП СП СП
tOOtOtOOOtOiOOOtOtOOOOtOtOtOiOtOiOOOOOOOOOO 00 СП СП СП о" о" о" о" г-7 г-Г т-Г г-н СМ СМ СМ СМ СМ см" 2 ’2 00 3 S 2 ° S 2 22 S S2
со to О О to to о О О О О О О 0.0 to ю to to Ю to О О О О ср О ио to ио 1О1ОСО00СО00Гн-СЛГнСПГнСП(?нСПт-<ГнСПт—' Гн СП т—100ОСМО'Т-*ФОСМО ( . 1 Т—ч T—t т—• г—» т—• г—• г—t т—* т—«
<ь 00 00 ОО О СО to 00 О СО to Гн ОО О CM CM СО ио1Гн СН ОО О СМ со 00 О О О1 г^ЮЮСОСОСОСОГ^ГнГнГн^ГнОООООООООО 00J00 00.00 сноспспоооо
•S3 оооооооооооооооооооооооооооррр ОСМ^’^'СОСОоОООООСМСМт^т^т^ГнГнГ-ОООСОСОСОСОСОСОррО т—ч г-н т-t т—4 т—4 г—4 т—t CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM СО СО СО СО СО СО СО СО СО rt« ’ф ’sf
О- ' <1) S S-&W о о ч X си с Q Q Q <5 ^<3 Q <3 СЗОЛ0 Q о Ф Q <3 Ф о OCM тН co ОО О CM Гн О CO co p j^^^T-Hr^CMCM CM ~ CM co CO CO .
ЛИТЕРАТУРА
1. Аистов Н. Н. История строительной техники. М., Госстройиздат, 1962.
2. Балдин В. А. и др. О причинах аварии транспортной галереи. «Промыш-
ленное* строительство», 1965, № 11.
3. Беленя Е. И. Предварительно напряженные несущие металлические кон-
струкции. М., Госстройиздат, 1963.
4. Беленя Е. И. Обзор исследований предварительно напряженных металли-
ческих конструкций. III Междун. конф, по предварительно напряженным метал-
лическим конструкциям. Докл., том V, изд. ЦНИИСа Госстроя СССР, М., 19.71. ,
5. Беляев Б. И., Корниенко В. С. Причины аварий стальных конструкций и
способы их устранения. М., Стройиздат, 1968.
6. Беляев Б. И. Причины обрушения транспортной эстакады Солигорского z
калийного комбината. «Промышленное строительство», 1963, № 12.
7. Беляев Б. И. Обеспечить тщательное расследование причин строительных
аварий. «Промышленное строительство», 1965, № 8.
8. Бельский №. Р. Экспериментальное исследование процесса предварительно-
го напряжения телескопических труб. Тез. докл. Респ. научн.-техн. конф. «Методы
испытания конструкций в процессе’изготовления». Изд. Л ПИ, Львов, 1971.
9. Гайдаров Ю. В. Предварительно напряженные металлические конструкции
в промышленном строительстве, М.,Тосстройиздат, 1960.
10. Гайдаров Ю. В. Предварительно напряженные металлические конструкции.
Л., Стройиздат, 1970.
11. Донник И. Я. Несущая способность прокатных двутавровых балок, уси-
ленных под нагрузкой. Автореф. дисс. Киев, 1956.
12. Жербин М. М., Трофимович В. В. Предварительное напряжение металлу-—
ческих конструкций в тяжелом оборудовании для открытых работ. «Уголь Украг
ины», 1966, № 2. . . х
.13 . Иммерман А. Г., Десятое Б. И. Расчет усиленных под нагрузкой сжатых
элементов сварных ферм. «Металлические конструкции», № 85. Изд. МИСИ,
М., 1970.
14. Кикин А. И., Васильев А. А.; Кошутин Б. И. Повышение долговечности
металлических конструкций промышленных зданий. М., Госстройиздат, 1969.
15. Колесников В. М. Исследование работы некоторых стальных конструкций
и отдельных элементов, усиленных под нагрузкой. Автореф. дисс. Л., 1967.
16. Корноухое Н. В. Прочность и устойчивость стержневых систем. М., Строй-
,из дат, 1949.
17. Лащенко №.. Н. Усиление металлических конструкций. Л., Госстройиз-
дат, 1954. ч
18. Лащенко №. Н. Искусственное регулирование напряжения при усилении
металлических конструкций путем предварительного напряжения элементов уси- в
ления. Тр. ЛТИ им. Ленсовета. Вып. XXI. Изд-во ЛТИ, Л., 1951.
19. Лащенко №. Н. Усиление металлических однопролетных рам с двухскат-
ным ригелем. Тр. ЛТИ, Вып. XXIII. Изд. ЛТИ, Л., 1952.
20. Лащенко М. Н. Регулирование напряжений в металлических конструкциях.
Л., Госстройиздат, 1966. .
21. Лащенко №. Н. Анализ причин аварий металлических конструкций. Л.,
Госстройиздат, 1969.
22. Лозовой Ю. И. и др. Усиление строительных конструкций углеообогати-
тельных фабрик. «Промышленное строительство», 1968, № 1.
23. Лозовий Ю. Г, Бельський М. Р. f Посилення каштелей безбалкових пере-
крить. «Буд1вельш матер!али i конструкций, 1971, № 3.
117
24. Ребров И. С. Исследование устойчивости сжатых элементов стальных кон-
струкций, усиленных под нагрузкой. Автореф. дисс., Л., 1968.
25. Ребров И. С, Сварочные деформации при усилении сжатых стержней. Ин-
женерные конструкции. Докл, к XXX Научн. конф. ЛИСИ.. Изд. ЛИСИ, Л., 1972.
26. Родов С. М. Применение предварительного напряжения для усиления
эксплуатируемых металлических конструкций. III Междун. конф, по предвари-
тельно напряженным металлическим конструкциям. Докл., Том IV. Изд. ЦИНИСа
Госстроя СССР. М'., 1971.
27. Сахновский М. М., Титов А, М. Уроки аварий стальных конструкций. Киев,
«Буд1вельник», 1969.
28. Сильвестров А. С., Бирюлов В. В., Шашмарданов Р. М. Работа сварных
соединений, усиленных под нагрузкой. «Промышленное строительство», 1966, № 11.
29. Шепелъский М. Я. Исследование упругопластической работы стальнЦх
балок, усиленных до загружения и под нагрузкой. Автореф. дисс., Харьков, 1959.
30. Эгласкалн Ю. С. Анализ состояния стропильных ферм в условиях эксплуа-
тации. «Промышленное строительство», № 8. -
31. СНиП П-В. 3—72. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М.,
Стройиздат, 1974.
32. Инструкция по проектированию предварительно напряжённых стальных
конструкций. М., Госстройиздат, 1963.
33. Рекомендации по усилению элементов конструкций с применением сварки.
Изд. ЦНИИпроектстальконструкция, М., 1971.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ . . ................. . . .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ И СПОСОБОВ УСИЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕС-
КИХ КОНСТРУКЦИЙ . .................................. . .
Обследование конструкций, находящихся под нагрузкой, и их усиление
Причины аварий, вызывающих необходимость усиления конструкций
Классификация усилений.- Предварительное напряжение при усилении’
конструкций ., . . . .................... . ‘.
УВЕЛИЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ РАМНЫХ СООРУЖЕНИЙ, КОНСТРУКЦИЙ И ИХ
ЭЛЕМЕНТОВ .. . . . . ..........................
Увеличение пространственной жесткости рамных сооружений и отдельных
конструкций* . . . . • , . « . . . . .. . . . •
Предварительное напряжение при увеличении жесткости конструкций
Постановка дополнительных ребер, листов и р‘аспор ок............
Применение предварительно напряжённых тяжей и оттяжек . . .
Увеличение жесткости узлов и сопряжений...................... .
Усиление рам жесткими диагональными раскосами, подкосами и гибкими
связями.................Г ...... . . . , . ‘ .
Усиление рам жесткими ригелями и диагональными раскосами . . .
УСИЛЕНИЕ ПОДВЕДЕНИЕМ НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ (ЭЛЕМЕНТОВ) И ИЗМЕ-
НЕНИЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ . . . . . . . ............
Подведение новых конструкций и введение новых дополнительных элемен-
тов для усиления отдельных конструкций . . . . . . ...
Основные приемы изменения конструктивной схемы . . . . .
Превращение балочных разрезных конструкций в неразрезные . . .
ПревРаЩение' балочных конструкций в шпренгельные . . .
УСИЛЕНИЕ УВЕЛИЧЕНИЕМ СЕЧЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ..........................
Область применения способа и его особенности . . . . . . .
Выбор материала для усиления................. ................
Усиление изгибаемых элементов.......................... .
Усиление центрально растянутых элементов . . . . . ...
Усиление внецентренно растянутых элементов .. . .J .
Усиление центрально -сжатых элементов . . . ......
Усиление внецентренно сжатых элементов..................... . .
УСИЛЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКЦИЙ......................
Причины усиления соединений элементов и конструкций. . . .
Усиление сварных швов..................... . • •
Усиление заклепочных и болтовых соединений . ...................
УСИЛЕНИЕ РАМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Усиление рамных конструкций под нагрузкой . . . . . .
Усиление затяжками рам с двухскатным ригелем .......
Усиление стоек и колонн рамных каркасов одноэтажных промышленных
зданий . . ..............................................
^Усиление стоек и колонн стальных каркасов промышленных многоэтажных
зданий и сооружений 1............................................
Усилие решетчатых ригелей, балок и ферм "............... . . .
ПРИЛОЖЕНИЕ .
1. Данные для расчетов электротермического натяжения затяжек
2. Допускаемые отклонения для основных дефектов и повреждений сталь-
ных конструкций..................................................
3. Сортаменты . . . . . . . . . .................
ЛИТЕРАТУРА . .................................... .
5
3
5
12
13
16
16
18
20
21
23
24
29
35
35
38
39
41
42
42
43
45
47
49
50
51
54
54
55
• . 58
63
66
73
75
86
86
89 \
96
117
Бельский Михаил Рафаилович
УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
конструкции под нагрузкой
Редактор Г. С. Шандро
Художественный редактор Н. С. Величко
Технический редактор И. Г. Лиман
Корректор Г. А. Белицкая
БФ 09613. Сдано в набор 29. IV. 1975 г. Подписа-
но к печати'14. X. 1975 г. Формат бумаги бОХЭО1/^.
Бумага типографская № 3. Объем: 7,5 печ. л., 8,74
уч.-изд. л. Тираж 13000. Зак. 5—1161. Цена 45 коп.
Издательство «Буд1вельник», Киев, Владимир-
ская, 24.
Киевская фабрика печатной рекламы, Киев, Вы-
боргская, 84.