6.4 Превращение статически определимых систем в статически неопределимые созданием жестких узлов

Увеличение несущей способности и жесткости разрезных балок технологических площадок, подкрановых балок и ферм можно достичь созданием неразрезных статически неопределимых систем за счет выполнения жестких узлов установкой дополнительных деталей и элементов, воспринимающих опорные моменты (рисунок 6.3а, в). Балки и фермы на стадии действия дополнительных нагрузок превращаются в неразрезные. Таким образом несущую способность балок и ферм можно увеличить на 10 %—30 %. Необходимо обратить внимание на опоры (грунты), при податливом основании эффект усиления может быть сведен к нулю.

В каркасах зданий при создании защемленных узлов сопряжения фермы с колонной (рисунок 6.3г, д) жесткость каркаса в поперечном направлении повышается в 1,5—3 раза, уменьшаются пролетные моменты в 1,5—2 раза, а опорные моменты уменьшаются до 1,5 раза. Повышение жесткости каркаса и изменение усилий в колонне достигается заделкой колонны с фундаментом (рисунок 6.3б) или постановкой дополнительной опоры (рисунок 6.3е). Добиться полного защемления узлов сопряжений и опорных узлов довольно сложно, но даже частичное их защемление разгружает балку, ригель или колонну поперечной рамы цеха.

1 — детали усиления опорных узлов; 2 — детали усиления базы колонны; 3 — дополнительная опора

Рисунок 6.3 — Усиление конструкции путем изменения ее статической неопределимости:

а, в — создание неразрезности в балках и фермах;

б, е — заделка шарнирно опертой на фундамент опоры;

г, д — создание жестких узлов сопряжения ферм с колоннами

6.5 Введение новых стержневых систем для изменения статической схемы конструкции

Введение шпренгелей в балках (рисунок 6.4а, б), в фермах (рисунок 6.4в, г) и колоннах (рисунок 6.4д) позволяет повысить несущую способность существующих конструкций на 30 %—50 %.

Весьма эффективным методом усиления балок является подведение дополнительных ферм или установка только решетки и нижнего пояса (рисунок 6.4е), что, например, превращает балку в комбинированную конструкцию с жестким верхним поясом. Несущая способность увеличивается на 30 %—60 %, повышается жесткость системы. Этот метод позволяет увеличить пролет подстропильных ферм, галерей и т. п. (рисунок 6.4е).

Для уменьшения расчетных длин сжатых стержней ферм и для восприятия местной нагрузки в фермах устанавливают дополнительные элементы (шпренгели) (рисунок 6.4ж). Несущая способность сжатых стержней увеличивается на 10 %—30 %.

1 — шпренгель; 2 — детали усиления балок; 3 — элементы фермы; 4 — усиливаемые раскосы существующей фермы; 5 — демонтируемая опора

Рисунок 6.4 — Усиление конструкций введением новых стержневых систем:

а—д — подведение шпренгелей к балкам, фермам и колоннам;

е — подведение элементов фермы под балку;

в, ж — введение шпренгелей в ферму

6.6 Включение в совместную работу с фермами светоаэрационных фонарей, введение дополнительных элементов

Включение в совместную работу с фермами светоаэрационных фонарей, располагаемых в пролете или над опорами (рисунок 6.5а, б), достигается усилением узлов опирания ног фонаря к верхнему поясу ферм и самих конструкций ферм. Несущая способность стропильных ферм может быть увеличена на 15 %—30 %, повышается жесткость системы на 20 %—50 %.

При введении дополнительной решетки в фермы или опоры (рисунок 6.5в, г) разгружаются элементы существующей решетки, одновременно повышается жесткость всей конструкции.

Введение затяжек в распорные системы и подвеска к стойкам рам ограждающих конструкций (рисунок 6.5д, е) позволяют уменьшить пролетный изгибающий момент в ригеле и повысить жесткость конструкции).

G — вес стенового ограждения;

1 — усиливаемая ферма, колонна, рама; 2 — дополнительные элементы усиления;

3 — дополнительные элементы решетки; 4 — затяжка; 5 — дополнительная консоль; 6 — стеновое ограждение

Рисунок 6.5 — Усиление конструкций включением в совместную работу с фермами светоаэрационных фонарей, введение дополнительных элементов:

а, б — включение в совместную работу с фермами светоаэрационных фонарей;

в, г — введение дополнительной решетки в ферму и в опору;

д — введение дополнительных затяжек;

е — введение дополнительных консолей для подвески стенового ограждения