Введение 4
Глава 1 Основные положения по теме исследования 7
1.1 Общие характеристики металлоконструкций 7
1.2 Классификация и причины повреждений (аварий) металлических
конструкций 13
1.3 Особенности усиления металлических конструкций 23
1.4 Особенности конструкции и работы стальных балок 30
1.5 Усиление стальных балок методом увеличения сечения 49
Глава 2 Теоретическое исследование работы балок 65
2.1 Теоретическое обоснование работы изгибаемого двутавра 65
2.2 Теоретическое обоснование работы изгибаемого двутавра,
усиленного полосой, прикреплённой к нижней полке на сварке 72
2.3 Теоретическое обоснование работы изгибаемого двутавра,
усиленного двумя полосами - 50х10 симметрично с двух сторон стенки на сварке 77
2.4 Теоретическое обоснование работы изгибаемого двутавра,
усиленного двумя полосами - 100х10 симметрично с двух сторон стенки на сварке 78
2.5 Теоретическое обоснование работы изгибаемого двутавра, усиленного двумя уголками Ь75хб симметрично с двух сторон стенки на сварке 79
Глава 3 Экспериментальное исследование 81
3.1 Методика испытания балок 81
3.2 Результаты испытания образца марки Б1, эталонной балки 88
3.3 Результаты испытания образца марки Б2, усиленного полосой
100х10 прикрепленной к нижней полке 91
3.4 Результаты испытания образца марки Б3, усиленного двумя полосами 50х10, прикрепленными с двух сторон стенки симметрично
95
3.5 Результаты испытания образца марки Б4, усиленного двумя полосами 100х10, прикрепленными с двух сторон стенки симметрично 99
3.6 Результаты испытания образца марки Б5, усиленного двумя уголками L 75х6, прикрепленными с двух сторон стенки симметрично 103
Заключение 107
Список используемой литературы 107
Актуальность исследования. На сегодняшний день применение металлоконструкций при возведении зданий и сооружений различного назначения является наиболее динамично развивающимся сегментом в строительной индустрии Российской Федерации. Такие конструкции применяются в качестве каркасов быстровозводимых сооружений, пролетных конструкций транспортных мостов, конструктивных элементов покрытий и перекрытий и прочее.
В то же время различные эксплуатационные факторы, такие как силовые и температурные воздействия, действия агрессивной окружающей среды, могут значительно снизить несущую способность и сократить жизненный цикл любой металлической конструкции.
Актуальность темы нашего исследования заключается в том, что строительные конструкции, которые должны осуществлять свою функцию, не создавая при этом угрозы жизни и здоровью людей и их имуществу, необходимо своевременно и с минимальными потерями усиливать и восстанавливать. Необходимо предусмотреть такой способ усиления, который сведет к минимуму затраты, а также потери, вызванные простоем производства.
Под усилением металлических конструкций следует понимать различные способы восстановления их проектных характеристик (несущей способности и устойчивости), сниженных в процессе эксплуатации конструкций из-за влияния различных механических, химических и электрохимических факторов.
При грамотном усилении металлических конструкций можно получить необходимые показатели и подобрать максимально простую и эффективную схему выполнения производственных работ.
В процессе эксплуатации зданий и сооружений зачастую возникают ситуации, требующие усиления металлических балок и ригелей.
Балочные конструкции выполняют в каждом здании важную задачу. Расположенные в перекрытиях между этажами, эти изгибаемые элементы служат опорной поддержкой для плит. Принимая на себя массу всего, что размещается выше их уровня, эти конструкции подвергаются значительному вертикальному давлению.
Определяющими показателями работы балочного элемента являются прочность и жесткость. В случае недостаточности прочностных показателей и показателей жесткости для обеспечения эксплуатационных качеств необходимо усиление. Одним из способов увеличения несущей способности и жёсткости балок является увеличение их сечения. Благодаря проведению работ по усилению можно значительно сэкономить средства и увеличить срок службы конструкций, в результате чего сооружение снова возвращается к своей нормальной жизни.
По вопросу усиления стальных балок были изучены различные источники: рекомендации по усилению, учебные издания. В общем, проблема усиления металлоконструкций и восстановление их несущей способности отражена в трудах следующих отечественных ученых: Стрелецкий Н.С., Беленя Е.И., Веденников Г.С., Лессиг Е.Н., Муханов Г.Г., Балдин В.А., Ведеников Г.С., Кошутин Б.Н., Уваров Б.Ю., Пуховский А.Б., Лебедев А.Н. В их научных трудах затронуты вопросы проектирования строительных металлических конструкций, их работа при различных видах нагружений и некоторые конструктивные решения усиления. При этом, проведённый нами поиск в технической литературе выявил лишь отдельные разрозненные данные и рекомендации фрагментарного характера касательно исследуемой в данной работе схемы усиления стальных прокатных балок с расположением плит на верхнем поясе приведено в работах [3]- [5].
Цель исследования заключается в обосновании рациональности схем усиления балок с расположением нагрузки на верхних поясах в случае применения метода увеличения сечения.
Задачи диссертационной работы:
- Теоретическое обоснование работы балок с различными вариантами усиления.
- Экспериментальное исследование работы усиленных балок.
- Анализ полученных результатов.
Предметом исследования является эффективность расположения усиливающих элементов при усилении стальных балок с расположением плит на верхнем поясе.
Объект исследования -стальная прокатная балка двутаврого сечения.
Методы исследования. В ходе проведения работы были применены теоретические и экспериментальные методы исследования.
Научная новизна диссертационной работы являются результаты теоретического и практического исследования стальной, усиливаемой увеличением сечения балки с расположением плит перекрытия на верхнем поясе.
Практическая значимость состоит в том, что полученную схему усиления можно эффективно использовать для решения строительных задач при усилении стальных балок с расположением плит на верхнем поясе.
Апробация работы: результаты проводимого исследования докладывались и обсуждались на студенческой конференции, а также опубликовывались в периодических изданиях:
- конференция «Студенческие дни науки», Тольяттинский государственный университет (Тольятти, 2021 г.);
- инновационные технологии, экономика и менеджмент в промышленности: сборник научных статей IV международной научной конференции. 22-23 апреля 2021 г. Часть 1. - Волгоград: ООО «Конверт», - 2021. - 248 с.
1) При грамотном усилении металлических конструкций можно получить необходимые показатели и подобрать максимально простую и эффективную схему выполнения производственных работ.
2) В процессе эксплуатации зданий и сооружений зачастую возникают ситуации, требующие усиления металлических балок и ригелей.
3) Определяющими показателями работы балочного элемента являются прочность и жесткость.
4) Благодаря грамотному проведению работ по усилению можно значительно сэкономить средства и увеличить срок службы конструкций.
5) В случае расположения плит на верхних поясах по технологическим причинам невозможно прикрепление к поясам элементов усиления.
6) В случае расположения плит на верхних поясах возможно несимметричное и симметричное усиление.
7) При усилении двутавров следует идти по пути увеличения жесткости при изгибе.
8) Несимметричное усиление недостаточно эффективно: увеличение несущей способности образца, усиленного полосой, прикреплённой к нижней полке составило порядка 16%.
9) Большее увеличение несущей способности даёт симметричное усиление, в частности:
- усиление образца двумя полосами 100х10, прикреплёнными к
стенке, дало увеличение 47%;
- усиление образца двумя уголками Б75х6, прикреплёнными к стенке, дало увеличение 49%.
10) При усилении балок некорректно определение ядрового расстояния, как характеристики рациональности сечения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
