Расчет и проектирование усиления металлических конструкций

Белгородский государственный технологический университет имени

В. Г. Шухова

Кафедра городского строительства и хозяйства

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По дисциплине «технические вопросы реконструкции

зданий»

на  тему: «Расчет и проектирование усиления металлических конструкций».

Выполнила: студентка группы ГСз-61 Веретенникова А.К.

Проверил: Соколов А.А.

Белгород 2012г.

 

 

 

Введение.

В настоящее время реконструкция  зданий и сооружений является одним  из наиболее актуальных направлений  в градостроительстве. Рост доли капитальных  вложений в реконструкцию зданий объясняется необходимостью обновления застройки и планировочной застройки  структуры жилого фонда, повышение  архитектурно-пространственных качеств  застройки, улучшение инженерных систем и коммунального хозяйства.

Реконструкция сложившейся застройки, как вид  градостроительной деятельности существенно  отличается от нового строительства. При  проектировании эеконструкции особое внимание необходимо уделить анализу  действующих и герспективных  нагрузок и воздействий, использовать все возможности для обеспечения  безопасной эксплуатации конструкций  без усиления. Принимая зешение об усилении конструкций, следует отдавать предпочтение наиболее технологичным  и с четкой расчетной схемой вариантам.

 

 

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Геометрические характеристики стержней фермы
2. Усиление стержня нижнего пояса
3. Усиление опорного раскоса
4. Усиление стержня верхнего пояса
5. Усиление растянутой диагонали 4-5 с прогибами 40 мм.
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрические характеристики стержней фермы

Эл-ты фермы	№ стерж		Расч усилие	Марка стали	Сечение стержня	Площадь сечения	Расч длина		Радиус инерции		Гибкость				G
Верх Пояс	2-3		96,8	С275	2L75x50x5	6.11	250	500	1.43	3.83	174.8	130.5	-	0.95	75.2	256.5
	3-5	-20%	-539		2L140x90x10	22.2	300	600	2.56	6.84	117.2	87.7	0.453	0.95	254	256.5
	5-6		-539		2L140x90x10	22.2	300	600	2.56	6.84	117.2	87.7	0.453	0.95	254	256.5
	6-8		-718.6		2L140x90x10	22.9	300	600	2.85	7.75	105.3	77.4	0.587	0.95	253	256.5
Ниж Пояс	1-4	-30%	314.4		2L75x50x5	6.11	550	550	1.43	3.83	384.6	143.6	-	0.95	244	256.5
	4-7		673.7		2L110x70x8	13.9	600	600	1.98	5.49	303.03	109.3	-	0.95	230	256.5
Раскосы и стойки	1-3	-25%	-456		2L110x8	17.2	402	402	3.59	4.95	112	81.2	0.586	0.8	215	216
	3-4		352.6		2L63x5	6.13	435	435	1.94	3.04	224.2	143.1	-	0.95	252	256.5
	4-5	40мм	-94.3		2L56x5	5.41	252	315	1.72	2.77	146.5	113.7	0.413	0.8	200	216
	4-6		-195.4		2L80x6	9.38	348	435	2.47	3.72	140.9	116.9	-	0.95	238	256.5
	6-7		65.1		2L50x4	3.89	435	435	1.54	2.51	282.5	173.3	-	0.95	79.5	256.5
	7-8		-94.3		2L56x5	5.41	252	315	1.72	2.77	146.5	113.7	0.413	0.8	200	216

 

Усиление стержня  нижнего пояса.

Стержень нижнего пояса 1-4 усиливается растянутыми стержнями  из стали марки С275 (R_y=270МПа).

Действительная несущая  способность стержня 1-4 является:

Усиление  нижнего пояса производится стержнями круглого сечения 2Ø 25 с . Круглые стержни заводятся за узел фермы на значение длины сварного шва.

Принимаем катет  сварного шва  .

Длина шва  равна:

  .

Принимаем длину  шва  .

Между узлами стержни усиления крепятся к нижнему поясу шпоночными швами с , шагом   , i- радиус инерции относительно оси у.

 

 

Усиление опорного раскоса.

Проверим несущую способность:

 

_{Однако, так как  стержень является сжатым, то проверим его устойчивость.}

_{Укрепляем уголками}

  -  _{, .}

_{Изначально:}

  -  _.

_{Новая площадь  сечения:}

  .

Определим новое положение  центра тяжести сечения:

_.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

_{Эксцентриситет  продольной силы:}

.

Проверка устойчивости проводится как для внецентренно сжатого  стержня.

.

.

.

.

Проверим  устойчивость в плоскости фермы:

.

  .

       .

      .

Определим общий  прогиб после установки элементов  усиления:

.

.

Уголки усиления свариваются прерывистыми швами  , длина и шаг .

.

.

.

.

.

- расстояние от шва i до нейтральной оси усиливаемого стержня.

_{относительный эксцентриситет}

_{По  табл.74 СНиП определим} 

.

Устойчивость  обеспечена.

Проверка  устойчивости из плоскости фермы.

   

         

_Если 

моменты инерции полок относительно оси х1, соответственно большой и  малой полки.

.

Увеличиваем сечение дополнительных уголков : принимаем  равнополочные уголки  80х7

 

_{Укрепляем уголками}

  -  _{, .}

_{Новая площадь  сечения:}

  .

Определим новое положение  центра тяжести сечения:

_.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

_{Эксцентриситет  продольной силы:}

.

Проверка устойчивости проводится как для внецентренно сжатого  стержня.

.

.

.

.

Проверим  устойчивость в плоскости фермы:

.

  .

       .

      .

Определим общий  прогиб после установки элементов  усиления:

.

.

Уголки усиления свариваются прерывистыми швами  , длина и шаг .

.

.

.

.

.

- расстояние от шва i до нейтральной оси усиливаемого стержня.

_{относительный эксцентриситет}

_{По  табл.74 СНиП определим} 

.

Устойчивость  обеспечена.

Проверка  устойчивости из плоскости фермы.

   

         

_Если 

моменты инерции полок относительно оси х1, соответственно большой и  малой полки.

.

 

Усиление стержня  верхнего пояса.

Усиление стержня  3-5 проводится введением дополнительного стержня  из  2L63x5.

.

Проверка условия  .

.

    .

Перемещение узла укрепления обеспечено.  

Проверим  устойчивость стержня 3-5, N=-539kN; ; .

По условию  определяем характеристику сечения на ослабление вследствие износа от коррозии (20%).            

                               

   , где    - толщина фасонки .    

- разница между изначальной  и действительной толщиной.              

 .u

          

           

 

Усиление растянутой диагонали 4-5 с прогибом 40мм.

=

Усиливаем при помощи швеллера №10:

*

 

 

 

 

 

=6,8,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эл-ты фермы	№ стерж		Расч усилие	Марка стали	Сечение стержня	Площадь сечения	Расч длина		Радиус инерции		Гибкость				G
Верх Пояс	2-3		96,8	С275	2L75x50x5	6.11	250	500	1.43	3.83	174.8	130.5	-	0.95	75.2	256.5
	3-5	-20%	-539		2L140x90x10	22.2	300	600	2.56	6.84	117.2	87.7	0.453	0.95	254	256.5
	5-6		-539		2L140x90x10	22.2	300	600	2.56	6.84	117.2	87.7	0.453	0.95	254	256.5
	6-8		-718.6		2L140x90x10	22.9	300	600	2.85	7.75	105.3	77.4	0.587	0.95	253	256.5
Ниж Пояс	1-4	-30%	314.4		2L75x50x5	6.11	550	550	1.43	3.83	384.6	143.6	-	0.95	244	256.5
	4-7		673.7		2L110x70x8	13.9	600	600	1.98	5.49	303.03	109.3	-	0.95	230	256.5
Раскосы и стойки	1-3	-25%	-456		2L110x8	17.2	402	402	3.59	4.95	112	81.2	0.586	0.8	215	216
	3-4		352.6		2L63x5	6.13	435	435	1.94	3.04	224.2	143.1	-	0.95	252	256.5
	4-5	40мм	-94.3		2L56x5	5.41	252	315	1.72	2.77	146.5	113.7	0.413	0.8	200	216
	4-6		-195.4		2L80x6	9.38	348	435	2.47	3.72	140.9	116.9	-	0.95	238	256.5
	6-7		65.1		2L50x4	3.89	435	435	1.54	2.51	282.5	173.3	-	0.95	79.5	256.5
	7-8		-94.3		2L56x5	5.41	252	315	1.72	2.77	146.5	113.7	0.413	0.8	200	216