При усилении балок пролетных строений добавлением металла увеличивается площадь их поперечного сечения. Расчет при этом выполняют тем же методом классификации. В расчетах предусматривается, что временная нагрузка от подвижного состава будет восприниматься усиленным сечением элемента балки, а постоянная - главным образом сечением до усиления, т.е. старым металлом. Кроме того элементы добавленного (нового) металла должны обеспечивать совместную работу со старым. Чаще всего это достигается видами прикрепления нового металла. Учитывая, что новый и старый металл из-за различной податливости прикреплений будут по-разному напрягаться при действии временной нагрузки, в расчетах вводится коэффициент эффективности усиления r_o.

Расчет грузоподъемности пролетных строений со сплошными стенками после усиления главных балок производится с учетом геометрических характеристик их увеличенных сечений по тем же формулам, что при расчетах до усиления.

Геометрическая характеристика усиленного элемента G_y, независимо от способа усиления определяется по формуле:

G_y = G_o+r_oG_н. (65)

Здесь G_o - расчетная геометрическая характеристика поперечного сечения элемента, стыка или прикрепления до усиления; G_н - то же нового (добавленного) металла; r_o - коэффициент эффективности усиления, принимаемый при прикреплении нового металла высокопрочными болтами или своркой равным единице, а при прикреплении заклепками:

(66)

где l_э - длина усиляемого элемента; n_n - число заклепочных швов в стыках и прикреплениях по длине усиляемого элемента, принимаемое по “Руководству – 87» [1,табл.П.20.2]; q_(bн) - функция, зависящая от среднего для швов одного стыка (прикрепления) коэффициента прикрепления нового металла b_н, принимая по графику “Руководства - 87” [1, стр. 143].

При расчетах сжатых элементов (верхних поясов, опорных стоек) на устойчивость коэффициент r_o принимается равным 1.0.

Расчеты грузоподъемности главных балок пролетных строений после усиления следует производить с учетом основных положений, указанных в табл. 7

Таблица 7

Рекомендации по видам усиления для различных

форм расчета грузоподъемности главных балок

В соответствии с (23) и (65) уравнение предельного состояния балки по условию прочности усиленного элемента будет иметь вид:

(67)

где W_y - момент сопротивления площади поперечного сечения балки после усиления; - то же до усиления, определяемый по (61); - соответственно напряжение и расчетное сопротивление для старого металла.

Рис. 13 Схемы усиления главных балок добавлением нового металла:

а) новыми горизонтальными листами и полулистами; б) дополнительными поясными уголками; в) вертикальными накладками; г) изменением свободной длины панели продольных связей ; д) дополнительными уголками (ребрами) жесткости; 1 – горизонтальный лист; 2 – прокладной лист; 3 – высокопрочный болт; 4 – горизонтальный полулист; 5 – дополнительный уголок; 6 – вертикальная накладка; 7 – уголок жесткости; 8 – прокладка; 9 – уголки связей; 10 – фасонки

Тогда допускаемая временная вертикальная нагрузка для усиленной балки пролетного строения определится при расчетах:

§ на прочность

(68)

§ на устойчивость

(69)

§ на выносливость

, (70)

где W_ф,бр, W_у.бр – соответственно моменты сопротивления брутто фактического (с учетом коррозии и др. повреждений) и усиленного сечения балки.

Учитывая формулы (65) и (68-70) , можно определить коэффициент, который учитывается при расчете элементов балки, подвергшихся усилению (g_ус):

g_ус = =1+r_{o ,} (71)

Выражая коэффициент g_ус через классы балки, получим:

g_ус = (72)

где - класс пролетного строения после усиления, принимаемый равным классу нагрузки К_о; К – класс пролетного строения до усиления.

Тогда

G_н = ( . (73)