Учёт повреждений элементов

08.06.2018
Классы всех элементов пролётного строения, имеющих повреждения: пробоины, вмятины, надрывы, искривления, трещины и т. п., определяются таким же порядком, как и классы неповреждённых элементов, за исключением подсчёта рабочих площадей сечений элементов сквозных ферм и рабочих моментов сопротивления изгибаемых балок. Рабочие площади или моменты сопротивления подсчитываются с учётом повреждения. Следует иметь в виду, что расчёт элементов пролётных строений с учётом повреждений является в значительной степени условным. Поэтому нижеприведёнными указаниями можно пользоваться лишь как ориентировочными для определения возможности эксплуатации пролётных строений впредь до устранения повреждений.

Искривлённые сжатые элементы со стрелой изгиба более 1/1000 от длины хорды рассчитываются с учётом искривления. При этом рабочая площадь таких элементов равна

где ф1 — коэффициент продольного изгиба с учётом искривления, определяемый по графику (фиг. 377), в зависимости, от гибкости элемента л0 и величины i, равной

где f — максимальная стрела искривления элемента в см;

wбр и Wбр — полная площадь и момент сопротивления сечения, причем Wбр берётся относительно наиболее сжатого волокна (фиг. 381)

Отношение можно определить по формуле

где r — радиус инерции сечения, который приближённо можно определять по таблицам фиг. 379, в см;

у — расстояние от нейтральной оси сечения до наиболее сжатой фибры, в см.

Для стержней, состоящих из отдельных ветвей, связанных соединительной решёткой, необходимо учитывать перегрузку соединительной решётки вследствие искривления по особому расчёту.

В случае, если в элементе, состоящем из двух или нескольких ветвей, искривлена одна ветвь со стрелой более 1/300 длины хорды, то в рабочую площадь элемента при расчёте вводится только площадь неискривлённых ветвей.

Элементы с искривлёнными краями листов или погнутыми выступающими полками уголков, а также с вмятинами при стреле изгиба более 1/100 длины хорды рассчитываются с учётом искривления. В этом случае в рабочую площадь вводится только неизогнутая часть сечения (фиг. 382).

Учёт повреждений элементов

В многораскосных и многорешётчатых фермах при искривлениях растянутых раскосов, превышающих 1/200 длины хорды, искривлённые раскосы считаются неработающими. В расчёте принимается, что усилие, воспринимавшееся искривлённым раскосом, до возникновения повреждения, передаётся двум соседним раскосам; для них при определении площади линии влияния в формуле (14) следует число систем решёток N уменьшить в 1,5 раза.

При искривлении сжатых раскосов многораскосных и многорешётчатых ферм, если их классы, определённые с учётом искривления, оказываются недостаточными, можно считать такие раскосы вышедшими из работы. В этом случае следует также принять, что усилие в искривлённом раскосе передаётся на два соседних неповреждённых раскоса, и уменьшить при расчёте последних число систем решёток N в 1,5 раза. Если при таком расчёте классы соседних раскосов получаются более высокими, чем при расчёте искривлённого раскоса, то наименьший из них и вводится в рассмотрение при определении класса пролётного строения в целом. Если искривлено два или более раскосов рядом, то вопрос о перераспределении усилий с них на соседние раскосы должен решаться каждый раз индивидуально в зависимости от сечения раскосов и схемы фермы.

Балки со сплошной Стенкой, искривлённые в плане, проверяются на устойчивость верхнего пояса с учётом его, искривления. Допускаемая эквивалентная нагрузка в этом случае определяется по формуле

где ф1 — коэфициент уменьшения допускаемого напряжения при продольном изгибе верхнего пояса балки с учётом его искривления, определяемый по графику (фиг. 377) в зависимости от гибкости верхнего пояса л0 = l0/r и величины i = f wбр/Wбр; здесь l0 — длина верхнего пояса между узлами верхних продольных связей или поперечными связями (при наличии нижних продольных связей) в см; при отсутствии верхних и нижних продольных связей l0 равна расчётному пролёту; r — радиус инерции сечения верхнего пояса балки в см, f — стрела искривления, считая на длине l0 (фиг. 383) в см. Остальные величины имеют те же значения, что и в формуле (7).

Все пробоины вмятины и трещины, ослабляющие сечение элемента, должны быть учтены при определении рабочей площади. При этом в сечении, ослабленном пробоиной, в рабочую площадь вводится неповреждённая часть металла, начало которой принимается на расстоянии 3—5 мм от границы погнутых краёв пробоины (фиг. 384). При наличии трещин с засверлёнными концами рабочая площадь считается от края отверстия. При одностороннем ослаблении трещиной или пробоиной сжатого или растянутого стержня в расчёте необходимо кроме ослабления сечения учитывать эксцентричность передачи усилия на уцелевшую часть сечения, что достигается введением в формулу допускаемой эквивалентной нагрузки (19) вместо рабочей площади сечения величины:

где w0' — рабочая площадь сечения в наиболее ослабленном месте;

ф1 — коэффициент, определяемый по формуле

где wбр и Wбр — полная площадь и момент сопротивления уцелевшей части сечения в наиболее ослабленном месте в см2 и см3, при этом момент сопротивления берется: для растянутых элементов для наиболее растянутого, а для сжатых элементов — для наиболее сжатого волокна;

f — эксцентриситет, расстояние между осями центров тяжести полного сечения элемента и уцелевшей части сечения в наиболее ослабленном месте (фиг. 385) в см.

Для сжатых элементов, кроме того, должна быть проверена устойчивость. При этом рабочая площадь определяется по формулам (19) и (20). За стрелу искривления f принимается смещение центра тяжести ослабленного сечения относительно прежнего центра тяжести.

Учёт пробоин, вмятин, трещин и т. д. в изгибаемых балках производится в зависимости от того, какая часть балки повреждена. На фиг. 386 показано деление сплошной балки - на зоны. Если повреждение расположено в зоне 1, то оно существенно не влияет на грузоподъёмность пролётного строения, и в случае целости уголков жёсткости можно при расчёте повреждения не учитывать. При расположении повреждения в зоне 2 балка проверяется по изгибающему моменту в ослабленном сечении. В случае, если балка повреждена в зоне 3, то ослабленное сечение проверяется на поперечную силу.

Проверка повреждённой балки по изгибающему моменту в ослабленном сечении производится в соответствии с указаниями п. 637, причём в расчёт вводится рабочий момент сопротивления неповреждённой части сечения, определяемый для балок, имевших до повреждения симметричное сечение, по формуле

где h — высота сечения неповреждённой балки в см;

у0 — расстояние между нейтральными осями балок до и после повреждения в см;

I0' — момент инерции ослабленного сечения балки в см4.

Если повреждён один из поясов балки, а второй полностью сохранился, то величина y0 может быть вычислена по формуле

где wосл — площадь ослабления сечения балки повреждением в см2;

у — расстояние от центра тяжести площади ослабления до первоначальной нейтральной оси в см;

w0' — рабочая площадь сечения с учётом ослабления повреждением в см2.

Момент инерции I0' в том же случае равен

где I0 — рабочий момент инерции неповреждённой балки в см4.

Границы неповреждённой части сечения изгибаемой балки устанавливаются так же, как и для элементов сквозных ферм.

Допускаемая эквивалентная нагрузка при расчёте на поперечную силу с учётом повреждения, находящегося в зоне 3, приблизительно может быть определена по формуле

где o — основное допускаемое напряжение в т/см2;

S — толщина стенки в см;

h — полная высота стенки на опоре в см;

Ah — высота повреждения стенки в см;

l — расчётный пролёт балки в м.