2 .Основы технологии эксплуатации, ремонта и реконструкции деревянных конструкций. Усиление балок, ферм и колонн.

Деревянные конструкции должны надежно работать в течение всех сроков их нормальной эксплуатации, установленных СНиПом для капитальных сооружений — 50 лет, сельскохозяйственных построек — 20 и для временных зданий — 10 лет. Нормальными условиями эксплуатации являются такие, при которых деревянные конструкции не повреждаются, нагрузки, действующие на них, не превосходят их несущей способности, а температура и влажность не превышают допустимых. При нарушении этих условий деревянные конструкции могут преждевременно потерять свою несущую способность и жесткость.

Тщательный осмотр деревянных конструкций должен быть произведен при приемке их в эксплуатацию и в дальнейшем повторяться периодически, не реже двух раз в год, как правило, осенью и весной.

В процессе осмотра главное внимание должно быть обращено на основные факторы, влияющие на несущую способность конструкции: отклонение размеров элементов от проектных; наличие серьезных повреждений и недопустимых пороков древесины; отклонение размеров и количества соединений от проектных; наличие неправильно выполненных и разошедшихся соединений; наличие перегрузки конструкций и недостаточного горизонтального их закрепления; наличие недопустимых прогибов и выхода из плоскости; нарушение нормального температурно-влажностного режима; недостаточную влагопаротеплоизоляцию; наличие зон увлажнения, перегрева и очагов загнивания древесины. По результатам обследования составляют научно-техническое заключение. Это заключение содержит выводы о несущей способности конструкций, ее соответствии действующим нагрузкам и о мероприятиях, необходимых для обеспечения их дальнейшей надежной эксплуатации, в том числе о способах их усиления и антисептирования.

Усиление деревянных конструкций необходимо при: изменении начального технологического режима эксплуатации; значительном возрастании нагрузки от оборудования и материалов; превышение несущей способности конструкций; допущении серьезных ошибок при проектировании, в результате которых несущая способность конструкций оказалась пониженной; недоброкачественных конструкциях, когда была применена древесина пониженной прочности с недопустимыми пороками или соединения выполнены с нарушением технологии и опасными дефектами; эксплуатации конструкций в ненормальных условиях; значительных перегрузках, увлажнении, механических повреждениях, загнивании, приведших к снижению их несущей способности.

Разгрузка конструкций является первым необходимым этапом производства работ по усилению. При этом исключается опасность обрушения, обеспечиваются необходимая безопасность работ по усилению и включение в работу элементов усиления наравне с основными элементами конструкций после их обратного нагружения. Разгрузку производят в большинстве случаев путем подпирания или вывешивания конструкций временными стойками из бревен или брусьев, при помощи клиньев (рис. 10.5) или домкратов, на которые передается вся нагрузка, действующая на конструкцию, включая их собственную массу. При подпирании конструкции поднимаются до такого положения, когда их прогиб исчезает. При усилении опорных частей цельных балок можно ограничиться одиночными стойками, подведенными под балки близ их опор. При усилении составных балок, ферм, арок и рам они должны быть подперты рядом стоек. Количество и размеры сечений стоек зависят от пролета и нагрузки на конструкции и определяются по расчету.

Рис. 10.5. Вывешивание деревянных конструкций: а—вывешивание; б — узлы репления; / — конструкция; 2 — стойки; 3 — поперечина; 4 — бобышка; 5 — гвозди; 6 — клинья .

Ф ермы, арки и рамы рекомендуется подпирать стойками двойного сечения с ветвями, располагаемыми по обе стороны конструкций, в фермах близ узлов верхнего пояса. Усиление балочных покрытий и перекрытий в случае их перегрузки, когда они не имеют никаких дефектов, наиболее целесообразно произвести путем уменьшения действующих на них нагрузок. Для этого можно поставить дополнительные балки рядом или в промежутке между существующими. Такой же эффект дает замена утеплителя или засыпки на более легкие.

Рис. 10.6. Усиление деревянных балок: а — усиление концов брусчатых балок; б — усиление клеедеревяниых балок; / — балки; 2 — болты; 3 — нижний протез; 4 — верхний протез; 5 — гвозди; 6 — строительная фанера; 7 — перекрестные доски..

Усиление опорных частей прогонов и балок, опертых на наружные стены и пораженных гниением, производят следующим образом (рис. 10.6, а). После подпирания балки близ опоры пораженный гниением конец отрезают и сжигают. Удаленный конец балки заменяют новым металлическим или деревянным, называемым иногда протезом. Металлический протез состоит из отрезков стального швеллера или двух уголков, которые прикрепляются к концу балки двумя болтами, а между металлом и древесиной прокладывается слой гидроизоляции. Расчет металлического протеза производят на изгиб от действия изгибающего момента, который определяют в зависимости от величины опорной реакции балки R и расстояния от оси опоры до первого болта а из выражения М = Ra. Один из болтов — второй от опоры, если протез расположен внизу, и ближайший к опоре, если протез расположен вверху, является растянутым.

Усиление составных балок (рис. 10.6,6). Наиболее часто встречается такой дефект составных балок, как недостаточное количество или неудовлетворительное качество соединений, не обеспечивающее совместную работу элементов балок Усиление дощато-гвоздевых балок после их вывешивания производят путем дополнительной забивки гвоздей. Усиление брусчатых и дощатоклееных балок после их подпирания производят с помощью накладок. С обеих сторон к балке по всей длине прибивают гвоздями полосы водостойкой фанеры толщиной не менее 10 мм. Усиление нижних поясов ферм. Нижние деревянные пояса ферм чаще других стержней нуждаются в усилении. Они являются самыми ответственными растянутыми элементами конструкций. Местное усиление применяют в тех случаях, когда недопустимые дефекты концентрируются в отдельных точках пояса. Усиление в этом случае производят путем установки в этих точках дощатых накладок на болтах (рис. 10.7, а). Общее усиление нижнего пояса (рис. 10.8, б) применяют в тех случаях, когда он имеет по длине многочисленные дефекты, и выполнение местных усилений нецелесообразно. В этом случае вдоль всего нижнего пояса ставят с боков два тяжа из арматурной стали, которые при помощи гаек крепят к поперечным траверсам из прокатного металла, опирающимся на опорные узлы.

Рис. 10.7. Усиление растянутого элемента: а — дощатнымн накладками; б — стальными тяжамн; / — элементы; 2 — накладки; 3 — болты; 4 — тяжн; 5 — уголки

Рис. 10.8. Усиление деревянных ферм:

а — усиление опорных узлов стальными протезами; б — усиление нижних поясов стальными тяжамн; / — пояса фермы; 2 — стальной протез; 3 — сварка; 4 — болты; 5 — ферма ; 6 — стальные тяжи; 7 — стальные траверсы

Усиление опорных узлов ферм (рис. 10.8, а). Опорные узлы ферм, опирающиеся на наружные стены, нередко систематически увлажняются и подвергаются серьезным гнилостным поражениям. Это ставит под угрозу несущую способность всей конструкции. Усиление дефектных опорных узлов производят путем замены их стальными, называемыми протезами. После того как ферма полностью разгружена и стоит на подпорках, дефектный опорный узел отрезается.

Усиление верхних поясов ферм. Сжатые и сжато-изгибаемые стержни верхних поясов ферм, имеющие составное сечение, в ряде случаев при недостаточном количестве или качестве соединений теряют проектную форму и выходят из своей плоскости. Их усиление заключается в установке рядом с ними, со стороны, противоположной выпучиванию, дополнительного бруса на болтах, препятствующего росту прогибов. Можно также путем натяжения этих болтов или при помощи домкрата предварительно выпрямить элемент. Усиление конструкции в целом производят при многочисленных дефектах и недостаточной общей несущей способности. Во многих случаях достаточно эффективным является усиление конструкции стальными тяжами с нарезками и гайками на концах. Такие тяжи могут вводиться в состав решетки ферм в виде дополнительных растянутых раскосов или стоек. Они могут образовывать непрерывные дополнительные растянутые пояса, так называемые подпружные цепи, тянущиеся от одной опоры до другой. В пролете подпружные цепи могут быть опущены при помощи дополнительных стоек значительно ниже нижней кромки конструкции. При этом общая высота конструкции увеличивается и соответственно усилия сжатия в ее верхнем поясе существенно уменьшатся. Усиление дефектных гибких арок может быть произведено путем установки ниже их дополнительной решетки, благодаря чему арка превращается в значительно более жесткую сегментную ферму. В случаях, когда дефекты конструкции настолько серьезны, что ее усиление нецелесообразно, конструкцию удаляют и заменяют новой.