Как усилить балку двутавровую: Усиление металлических балок, ферм и прогонов — ТехЛиб СПБ УВТ

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:

  1. небольшой собственный вес

  2. наилучшее сочетание свойств для перекрытия больших пролетов

  3. прекрасная пригодность к формированию узлов и соединений несколькими надежными методами

  4. 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:

  1. Высокая стоимость
  2. Изменение формы существующей конструкции за счет ее толщины
  3. Требуется техническое обслуживание против коррозии
  4. Низкие усталостные характеристики
  5. 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
  6. Трудности на строительных площадках из-за большого веса стальных листов
  7. 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

  1. Высокое отношение прочности к весу
  2. Повышенная жесткость и прочность
  3. Повышенная усталостная долговечность двутавровой балки
  4. Легкий вес
  5. Простой и быстрый монтаж
  6. Коррозионностойкий
  7. Снижение затрат на транспортировку, монтаж, ремонт и усиление двутавровых балок
  8. Уменьшение вертикального прогиба двутавровых балок
  9. Повышение несущей способности стальных балок
  10. 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]:

  1. END DENANDING
  2. END DELAMINATION
  3. Ниже точка нагрузки Debonding
  4. Ниже точечная нагрузка Delamination

Рисунок 2- Сделанные моды CFRP

Режимы неудачи CFRPEDENDEDENDENTED I-BEAM. Двутавровые балки с углепластиком включают повышение следующих позиций [2]:

  1. Несущая способность
  2. Пластичность
  3. Жесткость
  4. Усталостная долговечность балки
  5. Стойкость к факторам внешней среды

Виды разрушения двутавровой балки, усиленной углепластиком, включают [3]:

  1. Потеря устойчивости стенки при сдвиге
  2. 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.

Published by admin