Металеві конструкції

ОСОБЛИВОСТІ РОЗРАХУНКУ МЕТАЛЕВИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ ПІДСИЛЕННІ ТА МЕТОДИ ЗБІЛЬШЕННЯ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ

Напруження в розтягнених підсилених конструк­ціях у граничному стані вирівнюються під дією навантаження. Ось чому підсилений поперечний переріз сталевого елемента, який включає додат­ковий переріз сталі підсилення, розглядають у розрахунках як новий переріз елемента каркаса.

Для підсилення стиснених стержнів під наван­таженням треба, щоб умовне напруження на час виконання робіт (визначене як cj = /Vn/фА) було меншим на 20...30 % розрахункового опору сталі.

Перевірку стійкості й міцності стиснених і по - зацентрово-стиснених елементів каркаса викону­ють за формулами для непідсилених елементів з урахуванням нових геометричних характерис­тик та фактичних ексцентриситетів.

Підсилені згинальні елементи доцільно пере­віряти з урахуванням геометричних характерис­тик за межею текучості металу крайніх фібр перерізу.

Зварні шви, підсилені під навантаженням за рахунок збільшення довжини, розраховують як нові довжини після підсилення.

Підсилення сталевих конструкцій можна ви­конувати з частковим їх розвантаженням або де­монтажем конструкцій. Найбільш економічним є підсилення під навантаженням, що забезпечує безперервність технологічного процесу.

Часткове розвантаження необхідне тому, що під час підсилення конструкцій тимчасово ослаб­люються елементи та їх з'єднання, які сприйма­ють великі зусилля.

Частковий демонтаж важливий тоді, коли де­які елементи мають значні пошкодження і їх до­цільно замінити на нові. Тому ці елементи перед демонтажем мають бути повністю розвантажені.

Методи розвантаження на час підсилення за­лежать від технологічних умов виробництва, що розміщене в будівлі. Найпростіший спосіб розван­таження — це встановлення тимчасових опор - стояків на тимчасові фундаменти. Наверху сто­яків закріплюють домкрати або інші засоби, які дають змогу трохи підняти нижні вузли ферми, балки (рис. 13.1). Якщо виробнича будівля має ве­лику висоту, доцільно використати мостовий кран, на якому встановлюють риштування і дом­крати у вузлах для розвантаження несучої кон­струкції покриття.

За конструктивними ознаками методи підси­лення можна поділити на три види:

Збільшення площі поперечного перерізу окре­мих елементів конструкцій;

Зміна конструктивної схеми всього каркаса або окремих його елементів, у результаті чого змінює­ться розрахункова схема і досягається можли­вість регулювання зусиль;

Комбінований метод, при якому змінюється статична схема та збільшується переріз окремих елементів.

- X

Рис. 13.2. Підсилення балок шляхом збільшення поперечного перерізу: а- -.і — схеми підсилення.

Ступ до вузлів з'єднання. При наявності вільного простору під центральною частиною балки до­цільними можуть бути схеми, зображені на рис. 13.3, д, е, з ригелями. Рекомендуються також спо­соби підсилення балок за допомогою додаткових затяжок (рис. 13.3, є, ж) та підвищення додат­кових балкових конструкцій (рис. 13.3, з, и), а для підсилення прогонів — раціональна схема (рис. 13.3, і).

Підсилення кроквяних ферм. Для підсилення стиснених прямолінійних стержнів найбільш ра­ціональними є схеми, зображені на рис. 13.4, а, в, г. Зручними є схеми рис. 13.4, б, д, оскільки зварні шви виконані в нижньому положенні, проте ці схеми для підсилення верхнього поясу ферми можуть бути непридатними через опирання звер­ху прогонів або панелей покриття.

Для підсилення стержнів, які мають випинан­ня або викривлення, використовують схеми, зоб­ражені на рис. 13.4, и, і.

Підсилення зварних швів у вузлах кріплення стержнів кроквяних ферм можна виконувати за допомогою додаткових фасонок (рис. 13.5).

При підсиленні за рахунок збільшення пере­різу необхідно:

Забезпечити надійну сумісну роботу елементів підсилення та конструкції, яка посилюється, в тому числі вимоги місцевої стійкості;

Не використовувати рішень, які ускладнюють антикорозійний захист конструкцій, а також за­безпечити технологічність виконання робіт щодо підсилення.

Спосіб підсилення конструкцій за рахунок зміни конструктивної схеми потребує врахування перерозподілу зусиль у конструкціях, а також в опорах і виконання додаткової перевірки фунда­ментів.

Підсилення конструкцій, яке передбачає ре­гулювання напружень, дає змогу зменшити зу­силля, які діють у конструкції. Переваги його по­лягають у тому, що підсилення може виконува­тися без розвантаження конструкцій і зупинки технологічного процесу.

Приєднують деталі підсилення до конструкцій за допомогою зварювання і болтів класу А і В або високоміцних.

Підсилення балок. При підсиленні балок за рахунок збільшення перерізу найбільш раціо­нальними за витратами сталі є двобічні, симет­ричні або близькі до симетрії схеми підсилення (рис. 13.2, а—е). При опиранні настилів на верхній пояс балки рекомендуються схеми, зображені на рис. 13.2, е—з.

Підсилення балок за рахунок зміни конструк­тивної схеми мало залежить від місця опирання плити настилу (рис. 13.3). Однак при схемі підси­лення на рис. 13.3, а, б за рахунок перетворення розрізної конструкції в нерозрізну необхідний до -

НК

При підсиленні ферм за рахунок зміни кон­структивної схеми потрібно виконувати підсилен­ня окремих стержнів, збільшуючи їх переріз (рис. 13.6).

Встановлення шпренгелів зменшує розрахун­кові довжини елементів верхнього поясу в пло­щині ферми (рис. 13.6, а).

Перетворення розрізної кроквяної ферми на нерозрізну (рис. 13.6, в) з виконанням стиків на опорах потребує демонтажу покриття. Такі схеми підсилення доцільні за наявності трьох і більше прольотів.

Підсилення ферм одинарними або подвійними шпренгелями (рис. 13.6, е, є), а також затяжкою по нижньому поясі (рис. 13.6, з) раціональне при застосуванні затяжок з високоміцних елементів (троси, сталеві канати).

Підсилення колон і поперечної рами в ціло­му. Підсилення колон виконують переважно при збільшенні навантаження, а також у випадку зменшення поперечного перерізу або значних по­шкоджень внаслідок корозії. Підсилення колон методом збільшення перерізу може мати як си­метричну, так і несиметричну схему (рис. 13.7).

При підсиленні центрово-стиснених колон і стояків доцільні симетричні схеми підсилення або

И

Рис. 13.7. Підсилення колон шляхом збільшення поперечного перерізу: а — симетричне без зміщення центра ваги; б — несиметричне зі зміщенням центра ваги.

Схеми, які забезпечують мінімальне зміщення центра ваги підсиленого перерізу.

При підсиленні позацентрово-стиснених колон зі значними згинальними моментами одного знака доцільно використовувати несиметричні схеми зі зміщенням центра ваги підсиленого перерізу в бік дії моменту.

Для підсилення колон за рахунок зміни кон­структивної схеми використовують різні рішення (рис. 13.8). У високих однопролітних будинках з покриттям малої жорсткості доцільним є збіль­шення зв'язків по нижніх поясах для поліпшення просторової роботи (рис. 13.8, а).

Розрахункова довжина колон з площини рами може бути зменшена встановленням додаткових розпірок (рис. 13.8, б), а в площині рами — вста­новленням підкосів (рис. 13.8, г). Оскільки при зміні технології виробництва можливе збільшення зусиль у колонах, виникає потреба в їх підсиленні та перевірці несучої здатності фундаментів і ос­нови, а також опорної плити баз колони. Якщо несуча здатність опорної плити бази недостатня, підсилення її можна виконати за рахунок вста­новлення додаткових ребер, які зменшують розмі­ри ділянок плити.