Как усилить балку двутавровую: Усиление металлических балок, ферм и прогонов — ТехЛиб СПБ УВТ
Содержание
Усиление стальной балки определяется расчетом, который учитывает результаты точного обследования этой конструкции
18 Марта 2017
Усиление стальных балок
Балка – конструктивный элемент, работающий преимущественно на изгиб. Точечные нагрузки на балку и узлы ее опирания образуют другие виды нагрузок, которым балка также должна сопротивляться.
Установка дополнительных швеллеров к существующим – один из способов усиления балок
Стальная балка – традиционная и проверенная временем конструкция. Из недостатков такой конструкции специалисты и застройщики вынуждены считаться с необходимостью борьбы с коррозией и невысокой устойчивостью при пожаре, а также – с относительно высокой стоимостью. Тем не менее, стальные конструкции вообще и балки в частности относятся к наиболее эффективным. Вот только несколько важнейших достоинств:
- небольшой собственный вес
- наилучшее сочетание свойств для перекрытия больших пролетов
- прекрасная пригодность к формированию узлов и соединений несколькими надежными методами
- точная геометрия и широкий ассортимент стандартных прокатных профилей с гарантированным качеством, отвечающим ГОСТ.
Достоинства таких конструкций – одно из объяснений распространенной практики усиления. Многие стальные конструкции, в том числе достаточно старые, вполне могут выполнять свои функции долгие годы, для чего нередко требуется усиление металлических балок – попросту говоря, улучшение их работоспособности.
Необходимость в усилении балок возникает при обнаружении признаков возникновения аварийной ситуации, например – при очевидной сильной коррозии. Идеи реконструкции и изменения нагрузки на такие балки – еще один повод для комплексного обследования ее состояния.
Такое обследование выполняют солидные лаборатории неразрушающего контроля, задача которых при таком обследовании (http://prokontrol.ru/service/kontrol_parametrov_metallicheskix_konstrukcij/) одна – дать надежный материал для принятия правильного конструктивного решения усиления.
Обследование стальной балки для ее усиления
Проверка параметров стальной балки для ее усиления начинается с определения ее главного параметра – прогиба под нагрузкой. Одним из возможных результатов такой проверки может быть объявление этой конструкции аварийной – если прогиб не соответствует нормируемым требованиям к этому показателю. Параллельно проверяется точность геометрии прокатного профиля.
Балку следует проверить ультразвуковыми методами (http://prokontrol.ru/service/ultrazvukovoj_i_vizualno_izmeritelnyj_kontrol/) на наличие трещин, обращая внимание на места их наиболее вероятного возникновения. При необходимости ультразвуковая аппаратура поможет выяснить степень коррозии – весьма распространенной причине выхода балок из строя во влажной среде.
По результатам точного обследования принимается проектное решение об усилении. В зависимости от результатов обследования и проектных условий нагрузки балки, усиление может быть выполнено устройством дополнительных прокатных профилей, которые совмещаются с этой конструкцией и включаются в совместную работу с ней. Возможно проектное решение и другого типа, к примеру — усиление двутавровой балки может выполняться только по концам этой конструкции, в зоне точек опоры.
После выполнения усиления нужно выполнить проверку качества этой работы, прежде всего, проконтролировать геометрию и сварные швы.
Устройство для усиления двутавровых балок
Авторы патента:
Яковлева Маргарита Викторовна (RU)
Фролов Евгений Александрович (RU)
Коткова Ольга Николаевна (RU)
Литиков Анатолий Петрович (RU)
Полезная модель относится к области строительства, в частности к усилению двутавровых балок, например, перекрытий.
Технический результат данной полезной модели в повышении несущей способности и жесткости двутавровых балок различного сортамента.
Указанный технический результат достигается тем, что в средней части усиливаемой двутавровой балки между поясами устанавливается пластина с жестко закрепленными на ней и поясах балки стержнями, например, сваркой, образуя крестообразные связи.
Полезная модель относится к области строительства, в частности, к усилению двутавровых балок, например, перекрытий с размещением на них различных механизмов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является устройство для усиления перекрытий где под балки, предполагая имеющий у них запас прочности на срез, подводят новые стальные балки. Новые балки по длине на треть короче пролета между стенами. В точках приложения новой балки располагают элементы — ограничители между смежными балками, затем концы новых балок прикрепляют болтовыми соединениями к старым балкам. При затяжении болтов элементы — ограничители передают концентрированную нагрузку на старые балки и изменяя распределение усилий, увеличивают несущую способность системы («Эксплуатация и ремонт несущих и ограждающих конструкций. Строительные работы», том 0130 «Перекрытия на стальных балках», г.Москва, РемСтройинфо. Авторы: С.Попов, Ю.Циханкова и др.). Выбрано за прототип.
Недостаток известного устройства заключается в том, что при его использовании увеличивается строительный объем, что по условиям производства не всегда возможно (например, при высоком насыщении цеха оборудованием).
Сущностью заявляемой полезной модели является повышение несущей способности и жесткости балки. За счет крестовых связей с минимальными затратами труда и сроков выполнения работ, а также значительное снижение металлоемкости.
Техническим результатом полезной модели является повышение несущей способности и жесткости рамы и металлических балок различного поперечного сечения.
Технический результат достигается тем, что в средней части усиливаемой двутавровой балки между полками устанавливается пластина с жестко закрепленными на ней стержнями, например сваркой. Стержни привариваются к полкам, увеличивая жесткость балки за счет крестовых связей.
Авторам не известны аналогичные технические решения, содержащие сходные с заявленным отличительные признаки, на основании чего авторы считают, что предлагаемое решение соответствует критерию «существенные отличия».
На фиг.1 изображена схема устройства для усиления двутавровых балок. На фиг.2 — поперечный разрез (сечение) по А-А. Устройство содержит металлическую пластину — 1, стержни — 2. Процесс усиления производится следующим образом. К пластине — 1, толщиной 8-10 мм, при помощи, например, сварки — 5 закреплены стержни — 2. Затем при помощи грузоподъемного механизма устройство поднимают и устанавливают на место примерно в центре усиливаемой балки — 4, после чего при помощи сварки (или болтов), жестко закрепляют на полках — 3 усиливаемой балки — 4 сварным швом — 5. Совпадение центра металлической пластины — 1 с серединой балки — 4 исключает поворот пластины — 1 вокруг ее центра, т.к. усиление стержней — 2, расположенных справа от середины балки — 4, направлены на поворот пластины — 1 по часовой стрелке, а усилия от стержней — 2, лежащих слева от середины балки — 4, направлены на поворот пластины — 1 против часовой стрелки.
Предложенное устройство компактно, позволяет сократить сроки работ по усилению балки и расширяет область применения. Заявленное устройство для усиления двутавровых балок внедряется на предприятиях: г. г.Самары и Тольятти.
Устройство для усиления двутавровых балок, включающее стальную двутавровую балку, отличающееся тем, что оно снабжено металлической пластиной с жестко закрепленными на ней стержнями, приваренными к полкам балки, образующими крестообразные связи.
Похожие патенты:
Стропильная ферма // 104583
Металлическая двутавровая балка с вертикально гофрированной в опорных отсеках гибкой стенкой // 107219
Сетка для ограждения лесных массивов, питомников, заповедников, заказников, лесничеств, охотничьих хозяйств, сельскохозяйственных площадей, вольеров для животных, автомобильных и железных дорог // 106641
Конструкция для обеспечения устойчивости двутавровой металлической балки // 117466
Составная деревянная двутавровая балка // 129128
Стан для сборки сваркой двутавровых балок // 123710
Забор «бастион» // 116548
Техническим результатом предлагаемого технического решения является обеспечение стабильного натяжения каната, предупреждение смещения каната стеклоподъемника и его заклинивания, 2 илл
Плоская сетка заграждения // 112240
Ферма из квадратных труб // 116877
Балка перекрытия для захоронения гробом в грунт // 89952
Защитное декоративное ограждение — металлический забор // 113291
Защитное декоративное ограждение — металлический забор относится к строительным конструкциям и может быть использован в качестве ограждения предприятий, скверов, парков и других участков городской территории, при обустройстве дорог и улиц и др. подобных применениях.
Металлическая треугольная ферма из оцинкованной профильной трубы // 125225
Металлическая треугольная ферма из оцинкованной профильной трубы относится к строительству, а именно к металлическим легким, преимущественно сборно-разборным конструкциям покрытий зданий и сооружений.
Элемент монолитного бетонного перекрытия // 123042
Устройство для забора слюны // 111763
Узел сопряжения металлической колонны двутаврового сечения с двутавровой балкой для опалубки перекрытий // 69107
Узел сопряжения металлической колонны двутаврового сечения с двутавровой балкой для опалубки перекрытий относится к строительству, а именно к сопряжению металлической колонны с балкой, и может быть использована в строительстве зданий и сооружений.
Перекрытие // 92046
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении одноэтажных домов
Технологическй комплекс для изготовления двутавровых балок с поперечно-гофрированными стенками // 62846
Устройство защитного саркофага для деревянной балки перекрытия реставрируемого здания // 137885
Устройство для забора воды из водоема // 83260
Изобретение относится к производству питьевых столовых вод и может применяться при подготовке воды из глубоких пресноводных водоемов с последующим розливом воды в многооборотную и одноразовую тару для питьевых целей и приготовления пищи
Устройство для забора биологического материала с целью микробиологического исследования микрофлоры влагалища // 75563
Сталебетонное перекрытие // 112227
проектирование конструкций — Как усилить двутавровую балку
спросил
Изменено
3 года, 7 месяцев назад
Просмотрено
9к раз
$\begingroup$
Чтобы сэкономить на материале, меня попросили спроектировать непрерывно опертую балку с максимальной способностью к изгибу, равной половине ее максимального изгибающего момента, и усилить балку в определенных интервалах, где ее способность превышена. Какова осуществимая схема усиления без существенного изменения габаритных размеров балки.
Эта балка будет использоваться в качестве ригеля, где в месте соединения стойки с ригелем будут добавлены ребра жесткости. Это также место, где моментальная мощность будет превышена.
- строительные конструкции
- строительные
- стальные
$\endgroup$
$\begingroup$
Если конструкция вашей балки определяется податливостью при изгибе (а не выпучиванием при боковом кручении/выпучиванием плит и т. д.), то вам необходимо увеличить второй момент площади (I), чтобы увеличить способность к изгибу.
Обычно это делается путем крепления дополнительных пластин к балке, как правило, на полки.
Вот несколько примеров такой стратегии усиления:
Болтовое крепление:
Сварка:
Дополнительную информацию см. в этой статье об усилении существующих стальных балок.
Более сложным и дорогим методом было бы использование балок переменной глубины, как это иногда делается с мостами:
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Зубчатая балка. Разрежьте полотно с помощью горелки и повторно приварите полотно с большим расстоянием между полками.
$\endgroup$
1
Зарегистрируйтесь или войдите
Зарегистрироваться через Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
двутавровых балок, усиленных углепластиком
Основная цель данного исследования состоит в том, чтобы исследовать структурное поведение стальных двутавровых балок, усиленных углепластиком, и режимы их разрушения.
Понимание режимов отказа углепластика имеет важное значение; вы не только сможете найти решения для предотвращения или отсрочки этих сбоев, но также сможете учитывать такие сбои в процессе проектирования.
Рисунок 1- Двутавровая балка, усиленная углепластиком
Традиционная технология усиления стареющей двутавровой балки
Приваривание/прикрепление болтами тяжелых стальных пластин к растянутой стороне стальной двутавровой балки [1].
Недостатки традиционного метода
Этот метод является лишь краткосрочным решением, поскольку ремонтный материал недолговечен, а отремонтированный элемент по-прежнему подвержен риску воздействия окружающей среды, коррозии и усталостного повреждения. Другие недостатки:
- Высокая стоимость
- Изменение формы существующей конструкции за счет ее толщины
- Требуется техническое обслуживание против коррозии
- Низкие усталостные характеристики
- Снижение прочности двутавровой балки из-за просверливания отверстий в стальном фланце. По краям отверстий происходит концентрация напряжений, и это сделает двутавровую балку слабее и нет возможности усилить эти слабые места
- Трудности на строительных площадках из-за большого веса стальных листов
- Увеличение статической нагрузки стальной конструкции
Усиление двутавровых балок за счет внешнего приклеивания углепластика к нижним (растяжимым) фланцам продемонстрировало значительный потенциал в качестве альтернативы стали.
Преимущества метода усиления углепластика
- Высокое отношение прочности к весу
- Повышенная жесткость и прочность
- Повышенная усталостная долговечность двутавровой балки
- Легкий вес
- Простой и быстрый монтаж
- Коррозионностойкий
- Снижение затрат на транспортировку, монтаж, ремонт и усиление двутавровых балок
- Уменьшение вертикального прогиба двутавровых балок
- Повышение несущей способности стальных балок
- Повышение изгибной жесткости отремонтированных балок
Виды разрушения углепластика усиленных на изгиб стальных двутавровых балок
Упрочненные углепластиком двутавровые балки обычно выходят из строя из-за отслоения или разрыва углепластика. Виды разрушения углепластика стальных двутавровых балок, упрочненных изгибом, включают [2]:
- END DENANDING
- END DELAMINATION
- Ниже точка нагрузки Debonding
- Ниже точечная нагрузка Delamination
Рисунок 2- Сделанные моды CFRP
Режимы неудачи CFRPEDENDEDENDENTED I-BEAM. Двутавровые балки с углепластиком включают повышение следующих позиций [2]:
- Несущая способность
- Пластичность
- Жесткость
- Усталостная долговечность балки
- Стойкость к факторам внешней среды
Виды разрушения двутавровой балки, усиленной углепластиком, включают [3]:
- Потеря устойчивости стенки при сдвиге
- Потеря устойчивости верхней полки при сжатии Виды отказов должны учитываться в процессе проектирования конструкции для достижения улучшенной стойкости.
Рисунок 3 – Виды разрушения усиленной углепластиковой двутавровой балки
Как избежать разрушения углепластика двутавровой балки
- Использование более коротких лент из углепластика вызывает преждевременное отсоединение концов, а использование более длинных лент из углепластика повышает устойчивость балки к отслоению концов ²
- Распределение точечной нагрузки может быть уменьшено за счет использования более толстого углепластика, а несущая способность углепластика повысится значительно ²
- Повышение несущей способности усиленного двутавра за счет увеличения толщины и длины углепластика (не более расчетной длины углепластика)
Авторы
Парасту Азад и доктор Мехрташ Солтани (17 марта 2021 г.