2.5.4. Ферми

Кроквяні металеві ферми відносяться до решітчастих конструкцій, підсилення елементів яких виконується шляхом нарощування до необхідного розміру поперечного перерізу (рис. 2.110). Нарощування може виконуватися різними прокатними профілями та арматурними стрижнями залежно від необхідної кількості матеріалу в перерізі, зручності виконання робіт із підсилення, наявності матеріалів. При такому підсиленні конструкцію необхідно максимально розвантажити так, щоб зусилля в її елементах, що підсилюються, були не більше ніж 50...60% експлуатаційних.

Стиснуті елементи ферм, які мають вигини в площині ферми або з цієї площини, підсилюються встановленням додаткових стійок, що прикріпляються до існуючих пластинок зварюванням (рис. 2.111). При цьому виникає певний ексцентриситет прикладання поздовжньої сили у вузлі ферми, що необхідно враховувати в перевірних розрахунках.

Для зменшення гнучкості стиснутих елементів нарощування їх може виконуватися і дерев’яними брусами (рис. 2.112). Міцність поперечного перерізу при цьому зростає несуттєво, однак за рахунок збільшення жорсткості (коефіцієнта поздовжнього згину) зростання несучої спроможності елемента може бути значним. Бруси кріпляться до металевих конструкцій за д опомогою стяжних болтів із гайками та шайбами, що встановлюються у заздалегідь просвердлені отвори.

Підвищення несучої здатності вузлів сталевих ферм здійснюється за допомогою збільшення довжини (в тому числі і за рахунок додаткових лобових швів) або товщини існуючих зварних швів. Для збільшення довжини швів (якщо інших можливостей немає) у вузли вводяться додаткові елементи (коротиші) (рис. 2.113). Зусилля в елементах ферми на період підсилення повинні бути мінімальними.

При недостатніх розмірах фасонок ферми їх нарощують (рис. 2.114). Додаткові фасонки приварюються до існуючої та до елементів ферми.

Радикальним способом підсилення кроквяних металевих ферм у цілому є зміна їх розрахункової схеми, а значить, і розвантаження всіх елементів. Одним із таких видів розвантаження є встановлення шпренгельних затяжок (рис. 2.115). Шпренгельні затяжки виготовляються з арматурних стрижнів та попередньо напружуються шляхом закручування стяжних муфт.

Іншим способом зміни розрахункової схеми ферм є встановлення додаткових опор у вигляді колон (рис. 2.116) чи підвісок (рис. 2.117). При ц ьому слід мати на увазі, що зусилля в окремих елементах ферми можуть не лише змінювати величину, але і знак (змінюватися з розтягуючих на стискаючі й навпаки), тому перевірними розрахунками та виконанням конструктивних вимог необхідно обґрунтувати можливість такого виду підсилення.

Приклад 2.20. Опорний косець 1-2 (рис. 2.118) трапецієвидної кроквяної ферми цеху, що підлягає реконструкції, як показав статичний розрахунок, завантажений стискальним зусиллям, розрахункове значення якого до реконструкції складало на час огляду —

П ісля реконструкції розрахункове значення зусилля у цьому кісці збільшується на величину і становить Довжина кісця між вузлами 1 та 2 кріплення до верхнього й нижнього поясів ферми Косець виконано із 2∟100×8 ГОСТ 8509-57 (рис. 2.118). Матеріал кісця — сталь марки Ст3 ГОСТ 380-50 із нормативним опором за межею текучості Кутики кісця з’єднані між собою прокладками через 50 см.

При огляді встановлено, що через проникання атмосферних опадів через конструкцію покрівлі над ділянкою опорного кісця він має рівномірний по перерізу корозійний знос на глибину Умови експлуатації — слабоагресивне середовище.

п отрібно перевірити несучу здатність опорного кісця на розрахункове значення навантаження після реконструкції будівлі і за необхідності виконати його підсилення.

Характеристики перерізу без урахування корозійного зносу:

За таблицею 11 СНиП ІІ-23-81* розрахункова довжина кісця в площині та із площини ферми

Гнучкість кісця

–у площині ферми

–із площини ферми

Перевірку несучої здатності кісця з урахуванням стійкості виконуємо у площині ферми, тому що > .

Характеристики перерізу кісця з урахуванням корозійного зносу:

радіус інерції приймаємо рівним

момент інерції перерізу

Оскільки корозійний знос перерізу становить (31,2- -23,4)/31,2×100=25%, а залишкова товщина полички кутика складає > то приймаємо наступне значення коефіцієнта Коефіцієнт , оскільки матеріалом кутика є сталь, виплавлена в період із 1932 по 1982 рр., а її розрахунковий опір <380 МПа.

Розрахунковий опір матеріалу на період обстеження

За СНиП ІІ-23-81* при та знаходимо

При визначаємо несучу здатність кісця з урахуванням поздовжньої сили до реконструкції будівлі:

>

Несуча здатність кісця до реконструкції забезпечена.

Оскільки після реконструкції будівлі розрахункове значення поздовжньої сили в кісці буде дорівнювати >

> то його несуча здатність не забезпечена і потрібне підсилення.

Визначаємо напруження в перерізі кісця на момент обстеження

Рівень початкового навантаження

Косець підсилюємо нарощуванням поперечного перерізу штабою зі сталі завтовшки 6 мм, привареною до полиць кутика (рис. 2.118, в). Ширину штаби підбираємо так, щоб центри мас перерізу до і після підсилення практично збігалися, виключаючи позацентровий стиск кісця.

Приймаємо, що штаби дорівнюють довжині кісця і прикріплені до кутиків та косинок через відповідні вирізи в штабах зварними швами з висотою катета 5 мм.

Геометричні характеристики підсиленого перерізу:

—площа поперечного перерізу:

—відстань від центра мас до осі Х₀-Х₀:

Приймаємо, що центри мас поперечного перерізу до і після підсилення практично збігаються.

Момент інерції підсиленого перерізу

Радіус інерції цього перерізу

Гнучкість кісця

Матеріал штаби підсилення — ВСт3 кп 2-1 за ТУ 14-1-3023-80 з розрахунковим опором 220 МПа (за таблицею 51 СНиП ІІ-23-81*).

Коефіцієнт приведення

<

Приймаємо середнє значення розрахункового опору , що дорівнює , тобто

Визначаємо коефіцієнт , який ураховує рівень початкового навантаження, коли підсилення виконане за допомогою зварювання:

Згідно зі СНиП ІІ-23-81* при та визначаємо

При визначаємо несучу здатність підсиленого кісця:

>

>

Несуча здатність підсиленого перерізу на розрахункове значення навантаження у кісці після реконструкції забезпечена.

Оскільки < , то підсилення кісця слід виконувати при навантаженнях, що були на час обстеження ферми, тобто у розвантажуванні її на період підсилення необхідності немає.