РАСЧЕТ УСИЛЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПРОЧНОСТЬ

Проверку прочности элементов в зависимости от их класса осуществляют:

для элементов I, II и III классов — по критерию краевой текучести. В случае усиления под нагрузкой указанный критерий является чисто условным, ибо начальные и сварочные деформации неизбежно, обусловливают упругопластическую работу усиленных элементов.

для элементов IV класса — по критерию развитых пластических деформаций. Оценка прочности осуществляется исходя из оценки несущей способности усиленных сечений по критерию пластического шарнира, но с введением специальных понижающих коэффициентов γ_N и γ_M, гарантирующих ограничение уровня пластических деформаций нормой ε_p,lim = 0,004; γ_N и γ_M принимаются в зависимости от схемы усиления, соотношения прочностных характеристик материалов, уровня и условий нагружения усиливаемого элемента.

Проверка прочности элементов по критерию краевой текучести выполняется по формулам:

центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы

где γ_N — коэффициент, учитывающий уровень и знак начальной осевой силы; для растянутых и сжатых элементов, усиленных без использования сварки γ_N = 0,95; для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки,— γ_N = 0,95 — 0,25β₀;

изгибаемые элементы

сжато- и растянуто-изогнутые элементы

В формулах (39) и (40) для элементов I класса принимается γ_M = 0,95; для элементов II и III классов — γ_M = 1. При N/(A_nR_yо) ≥ 0,6 значения γ_M принимаются равными γ_N.

Проверка прочности центрально-растянутых или сжатых несимметрично усиленных элементов осуществляется по формуле (40), при этом изгибающие моменты подсчитываются относительно осей х и у усиленного сечения.

Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:

центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы

N ≤ [N]γ_с; (41)

изгибаемые элементы

М ≤ [M]с_τγ_с, (42)

где с_τ — поправочный коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил и определяемый для двутавровых сечений по формуле

где n принимается по табл. 66 СНиП II-23-81* в зависимости от формы усиленного сечения.

[N] определяется по формуле

где а = R_yi/R_yo; γ_N = 0,95 — для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; γ_N = 0,95 — 0,1 (а+β-1) — для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.

[M] определяется по формуле

где А_ос = 1/2[A_on — а (А_rс — A_rp)] — площадь нетто сжатой зоны сечения усиливаемого элемента; А_ор — то же, растянутой зоны; А_rс, А_rр — площади нетто элементов усиления, расположенных соответственно со стороны сжатой и растянутой зон сечения (рис. 18, а). Для несимметричных односторонних схем усиления (например, по схеме рис. 3, и) со стороны сжатых или растянутых волокон принимается соответственно А_rр = 0 или А_rс = 0; y_ос, y_op, у_rс, у_rр — абсолютные величины расстояний от центров тяжести сжатых и растянутых площадей до центральной оси усиливаемого сечения (рис. 18, б).

Коэффициент γ_M в формуле (45) следует принимать:

при симметричном двустороннем усилении элементов симметричного сечения γ_M = 0,95;

при несимметричном двустороннем или одностороннем усилении элементов со стороны растянутых волокон γ_M = 0,95 — 0,2β₀(а — 1);

при одностороннем усилении элементов со стороны сжатых волокон γ_M = 0.95 — 0,1 (а + β₀ — 1).

Рис. 18. К определению момента внутренних сил в усиленном сечении при развитии шарнира пластичности

а - схема усиления; б - расположение сжатых (заштриховано) и растянутых зон в сечении; в - эпюр напряжений

Использование формулы (43) допустимо при τ ≤ 0,5R_so в противном cчае проверка прочности при сжатии — растяжении с изгибом исполняется по формуле (40).

Проверку прочности изгибаемых и сжато- или растянуто-изогнутых элементов по касательным, местным и приведенным напряжениям производят обычным способом по указаниям разд. 5 СНиП II-23-81* с учетом изменившихся геометрических характеристик сечения.