Розрахунок міцності ригеля по перерізам, похилим до поздовжньої осі:

^{Відсоток армування}

ϻ= 0.4272

Перевіряємо умову:

Q ≤ K1*Rbt*b*h0

170,22 ≤ 0.6*0.81* *0.2*0.42=40,82

170,22 ≠ 40,82

Умова не виконується, міцність бетону не достатня, необхідно ставити поперечну арматуру, діаметр поперечної арматури приймаємо по технології зварювання.Ø 6

Площу перерізу по сортаменту:

Asw = 0.57 ; А-І Rsw = 17.5 МПа ; А-ІІІ Rsw = 365 МПа

Крок поперечних стержнів із конструктивних вимог:

= = 15 см

Приймаємо крок поперечних стержнів кратною 25 мм.

S = 150 мм

Визначаємо граничне зусилля в поперечних стержнях:

= = 66.5

Перевіряємо міцність за армованого перерізу:

= 183.8

170 ≤ 183.8

Умова виконується міцність забезпечена.

Організація робочого місця

1. Корито для розчину

2. Арматурна сітка

3. Опалубка

4. Арматура

5. Місце робітника

6. Підйомник

Калькуляція

№ з	Назва матеріалів, напівфабрикатів та конструкцій	розцінка	Одиниця вимірю-вання	Кількість	Вартість в грн
1.	Опалубка	23,42	1 м2	55,5	1299,81
2.	Бетонна суміш	517,2	1 м³	3,0	1551,6
3.	Арматурні вироби	475,15	1 т	2,66	1263,9
4.	Металеві балки	40,8	1 т	4,3	175,47
5.	Профнастил	6,89	1 м2	280,0	1929,2
6	Риштування	200	шт	1	200

6419,98

Контрольні запитання:

1. Перечисліть порядок розробки елементів технологічної карти на підсилення залізобетонних конструкцій у будівлях з розрахунком несучої здатності та жорсткості підсиленої конструкції.

2. Перечисліть порядок розробки елементів технологічної карти на заміну залізобетонних конструкцій у будівлях з розрахунком несучої здатності та жорсткості заміненої конструкції.

3. Перечисліть порядок розробки елементів технологічної карти на підсилення бетонних конструкцій у будівлях з розрахунком несучої здатності та жорсткості підсиленої конструкції.

4. Перечисліть порядок розробки елементів технологічної карти на заміну бетонних конструкцій у будівлях з розрахунком несучої здатності та жорсткості заміненої конструкції.

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ОСТЕРСЬКИЙ КОЛЕДЖ БУДІВНИЦТВА ТА ДИЗАЙНУ

ДИСЦИПЛІНА: «РЕКОНСТРУКЦІЯ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД»

Тема 1-6-2 «Робочі креслення, розрахунки та технологія виконання робіт; підсилення металевих балок, колон, ферм, арок; заміна металевих конструктивних елементів; з’єднання елементів стальних конструкцій та їх антикорозійний захист. Виготовлення металевих конструкцій на будівельному майданчику^»

Ушкодження металевих конструкцій й їх причини

Загальні відомості про металеві конструкції

Металеві конструкції в силу унікальних властивостей металу (висока міцність й опірність навантаженням, що розтягують, пластичність, підвищена теплопровідність, зварюваність) широко використаються при будівництві цивільних будинків. Серйозними недоліками металевих конструкцій є схильність до корозії (тобто ржавінню), здатність сильно деформуватися при високих температурах. Металеві конструкції застосовуються:

• як окремий вид конструкцій (металеві колони, ферми, балки, конструкції мостів і т. ін.):

• у вигляді залізобетону й попередньо напруженого бетону;

• як допоміжні конструкції: а) при окремих видах будівельних робіт (наприклад, у конструкції опалубки); б) при кріпленні окремих конструкцій й елементів будинку між собою (наприклад, для пристрою вентильованих систем зовнішньої теплоізоляції або для з'єднання між собою окремих дерев'яних конструкцій).

У сучасному цивільному будівництві важко представити об'єкти, виготовлені без застосуванні металу. У цей час в експлуатації перебувають мільйони тонн металевих конструкцій, з них 75% мають потребу в захисті.

У минулі століття, коли основні конструктивні елементи виконувалися з каменю й дерева, ще на самому початку розвитку металургійного виробництва, почали застосовувати різні металеві елементи для кріплення вузлів дерев'яних ферм: накладки, хомути, цвяхові з'єднання й ін.

Сучасна промисловість випускає різноманітні металеві вироби. Найпоширеніші наведені в табл. 9.1.1.

Крім того, при будівництві й ремонті цивільних будинків використається велике різноманіття сталевих сіток і різних видів цвяхів.

Таблица 9. 1.1. Сортамент прокатних сталей

Корозія металевих конструкцій, її види, причини й наслідки

Захист металоконструкцій від корозії й руйнування з метою підвищити їхню надійність і довговічність є важливим завданням працівників експлуатаційних служб будинків. Збиток від корозії виміряється не тільки втратою металу, але й передчасним виходом з ладу несучих конструкцій будинку.

По сутності процесів, що протікають, розрізняють два основних види корозії металевих будівельних конструкцій: хімічну й електрохімічну. Хімічна корозія протікає в газах і парах при високій температурі або при взаємодії з неелектролітами, проявляється в окислюванні металу, електрохімічна корозія - в електролітах при наявності гальванічних пар (тобто під дією на метали й сплави води, розчинів електролітів і вологих газів). Електрохімічна корозія найпоширеніша й приводить до найбільших руйнувань, тому що протікає в атмосферній і ґрунтовій волозі, у морській, річковій і водопровідній воді й у побуті.

Корозія металевих конструкцій завжди починається з поверхні металу й поступово проникає в більше глибокі шари. Внаслідок корозії на металевій поверхні утворяться хімічні сполуки, які або залишаються на поверхні металу у вигляді плівок, солей, оксидів і т.п. або переходять у зовнішнє середовище.

Жовто-коричнева іржа на сталі залишає зелені плями на мідних виробах і білий наліт на алюмінії- все це продукти руйнування цих металів агресивним середовищем.

Якщо продукти корозії видалити з поверхні металу, то можна виявити рівномірно зруйновану поверхню металу або розУдені місця у вигляді плям, раковин і крапок. Залежно від умов проходження корозійного процесу, природи металу й агресивного середовища, корозію металів розділяють на рівномірну й місцеву. Рівномірна корозія поширюється по всій поверхні металу. Місцева корозія зосереджена на його окремих ділянках, однак механічні властивості конструкції різко змінюються при цьому. Характерними видами місцевої корозії є вибіркові, крапкова, окремі плями й виразки.

Внаслідок корозії товщина металу зменшується. Якщо не вжити заходів до його захисту, то металеві конструкції дуже швидко можуть повністю зруйнуватися.

За умовами проходження корозійного процесу розрізняють такі види корозії металів:

1. атмосферна корозія - найпоширеніший вид руйнування металів і сплавів, обумовлений головним чином дією на метали вологості й газів, які є в повітрі (сірчаним, вуглекислий і т.п.), а також випаданням на поверхню конденсату, викликаного добовими коливаннями температур навколишнього повітря;

2. фунтова корозія відбувається при взаємодії металу з грунтом, обумовлена вона неоднорідністю навколишнього середовища й нерівномірністю доступу у зв'язку із цим кисню до різних ділянок підземних конструкцій;

3. корозія від блукаючих струмів обумовлена дією постійних блукаючих струмів, що утворяться в результаті витоку електричного струму із провідників (наприклад корозія, викликана струмами, що витікають, із трамвайних шляхів);

4.рідинна корозія пов'язана з дією на метали й сплави розчинів кислот, солей, лугів, морської води або розчинів неелектролітів;

б. структурна корозія виникає внаслідок структурної неоднорідності металів;

6. корозія під напругою виникає при одночасному впливі агресивного середовища й механічної напруги.

Ступінь і швидкість корозії металоконструкцій і виробів з металу, розташованих на відкритому повітрі, визначаються, головним чином, відносною вологістю атмосфери, що змінюється залежно від умов навколишнього середовища. Дія відносної вологості збільшується в містах присутністю в повітрі різних хімічних речовин, виділюваних з відходами промислового виробництва шкідливо діючих на метал.

Усередині будинків влажностньїй режим може порушитися внаслідок тривалих протечек через покрівлю й комунікаційні системи, через неправильну експлуатацію приміщень, відсутності наскрізного провітрювання, виділення пари при технологічних процесах і т.п. У підвальних приміщеннях, де висока вологість повітря - звичайне явище, металеві конструкції, не захищені бетоном або іншими матеріалами, піддаються більше інтенсивній корозії.

Ушкодження й руйнування металевих конструкцій можуть виникати також внаслідок перенапруг, обумовлених помилками при конструктивних рішеннях і статичних і динамічних розрахунках, недообліку снігових, вітрових й інших навантажень. Крім того, можливі технологічні порушення при заводському виготовленні металоконструкцій. У цьому випадку першорядну роль грає якість зварювання, правильність постановки заклепок і болтів.

Зварені шви можуть бути виконані з відхиленнями від діючих технічних умов і правил, з використанням електродів не тих марок, які передбачені проектом, у наплавленому металі можуть спостерігатися пори, жужільні включення. Низька якість зварювання може бути обумовлено виконанням її при низьких негативних температурах. Згодом у таких швах утворяться тріщини, які без регулярно проведеного огляду залишаються непоміченими й поступово приводять до ослаблення конструкцій і навіть до їхньої аварії.

Аналізуючи результати обстеження експлуатованих металевих конструкцій, можна зробити висновок, що основними причинами їхнього руйнування є:

• недостатній облік середовища експлуатації конструкції при її проектуванні й виготовленні;

• відсутність необхідних матеріалів й устаткування для пристрою надійного захисту від корозії;

• відсутність контролю за станом конструкції в процесі експлуатації й, як наслідок -невиконання вчасно профілактичних заходів.

Ремонт й антикорозійний захист металевих конструкцій

Необхідність пристрою антикорозійного захисту металевих конструкцій

Ціль пристрою антикорозійного захисту - попередити ушкодження металевих конструкцій будинків корозією. Вид протикорозійного захисту будівельних конструкцій визначається умовами експлуатації й механізмом корозії (наприклад хімічна й електрохімічна корозія).

Металу можна додати підвищену корозійну стійкість ще при виготовленні, наприклад легуванням. Досвід застосування таких конструкцій уже є в Україні, зокрема, при пристрої вентильованих конструкцій зовнішньої теплоізоляції будинків. Але «нержавіючий» метал сильно збільшує витрати на виготовлення конструкції, іноді його доводиться завозити з-за кордону. Тому в будівництві й при ремонті будинків звичайно використається звичайна сталь, що захищають від корозії вже в готових виробах.

У сучасній практиці до заходів для ефективної боротьби з корозією відносять:

'максимальне зниження агресивності середовища;

: усунення або обмеження впливів агресивних реагентів на будівельні конструкції;

'максимально можливе виправлення помилок, допущених при проектуванні й зведенні будинків, що збільшують корозійну небезпеку;

'вибір оптимальних конструктивних рішень по посиленню, або заміні ушкодженої конструкції;

'вибір матеріалів з урахуванням виду й ступеня агресивності середовища як для виконання ремонту існуючих конструкцій, так і для захисту їх від корозії;

'організацію ефективного контролю за станом конструкцій і своєчасним виправленням виникаючих дефектів.

У практиці ведення робіт розрізняють методи захисту від корозії конструкцій, що працюють в атмосферних умовах, і конструкцій, що перебувають у фунтовому середовищі, тобто в заглубленних спорудженнях. Кожен такий метод поєднує певну групу способів. Оптимальний вибір способу, його практична реалізація залежать від всебічного обліку ряду факторів, що характеризують як метал і конструкцію з нього, так й агресивне середовище, а також умови протікання корозійного процесу.

Методи захисту металевих конструкцій від корозії в атмосферних умовах

Захист металоконструкцій від корозії здійснюють або зниженням агресивної дії середовища, або ізоляцією металу від її.

і метод — зниження агресивної дії середовища — ефективний за умови, що середовище замкнуте й ізольована. Зниження агресивності середовища можна досягти виносом із приміщень деяких технологічних процесів, герметизацією встаткування, організацією вентиляції приміщення для видалення агресивних газів, зниженням температури усередині приміщення, зниженням вологості, щоб запобігти перетворенню твердих і сухих реагентів, що не є в такому стані корозійно-небезпечними, в агресивні розчини.

2 метод — ізоляція металу від середовища — досить розповсюджений не тільки в атмосферних умовах, але й у заглубленних спорудженнях. Залежно від засобів ізоляції він охоплює ряд способів, і характерний тим, що для його здійснення шар ізоляції повинен бути міцним і надійним, а також кислотощелочестойким. Виконання такої ізоляції найчастіше складно й зв'язано зі значними фінансовими витратами.

У будівельній практиці в атмосферних умовах захист будівельних конструкцій будинку від впливу корозії виконують наступними методами:

1. нанесення лакофарбових матеріалів;

2.металізація;

З.футеровка;

4.гуммированив;

б.газоплазмове напилювання;

б. комбіновані, що сполучають, приміром, футеровку штучними матеріалами з лакофарбовими, рулонними, листовими, плівковими матеріалами.

До лакофарбових матеріалів, застосовуваним для захисту металоконструкцій від агресивних середовищ, відносять лаки, емалі, ґрунтовку й шпаклівку на смолах. Лакофарбові покриття наносять при температурі навколишнього повітря не нижче +10°с і відносної вологості не більше 70%. Фарбувальні склади наносять методами розпилення, кистю, зануренням або поливом. Іноді, щоб збільшити механічну міцність лакофарбових покриттів, їх армують різними стекло тканями. Процес нанесення лакофарбових захисних покриттів включає наступні операції: підготовка поверхні, готування робочих складів, нанесення покриттів і перевірка якості. Лакофарбові покриття складаються звичайно із ґрунтовки й покривного шару.

Загальна товщина покриття залежно від агресивності середовища становить 100-250 мкм. Перевага цього виду захисту в порівнянні з іншими полягає в тім, що фарбування, крім захисту, надає конструкціям гарний зовнішній вигляд. Лакофарбові матеріали, що рекомендують для захисту металевих конструкцій, ділять на наступні види: масляні, масляно-бітумні, поліуретанові, хлоркаучуковие, епоскидні, кремнийорганические, пентафталевие, полі акрилові, акрилсиликонові й ін.

Останнім часом широке поширення одержали готові сухі суміші на основі мінеральних в'язких. Ці готові сухі суміші зачиняються з певною кількістю води й після ретельного перемішування наносяться в 2-3 шаруючи кистю на очищену від корозії металеву поверхню.

Металізація полягає в нанесенні антикорозійного покриття на попередньо підготовлену поверхню сталевих виробів розпиленням розплавленого цинку або алюмінію струменем повітря. Підготовка поверхні складається в очищенні її металевим «піском» із зернами розміром 0,5- 2,5 мм, виробленої піскоструминними установками. Антикорозійні покриття наносять електричними аппаратами-металлизаторами, у яких цинковий дріт розплавляється під дією електричної дуги. Цинкове покриття повинне мати товщину 120 -150 мкм. Після металізації на деталі наносять звичайно лакофарбове покриття. Металізацію допускається заміняти періодично поновлюваним лакофарбовим покриттям.

Футеровка являє собою антикорозійний захист металевих конструкцій й елементів устаткування будинку штучними матеріалами: цеглою, блоками, аркушами й т.п. або природними кислотоупорами, бетонами на основі полімерних в'язких. Футеровка кладкою відрізняється від звичайної кладки більше високою щільністю за рахунок ретельної перев'язки й закладення швів між елементами, які повинні бути сухими, чистими, без тріщин й ушкоджень країв і кутів. Підвищену щільність і хімічну стійкість забезпечує також пристрій футеровочних підшарів у вигляді фарбувальних й обмазувальних ізоляцій з бітумних, дегтевих, полімерних й інших кислотостійких матеріалів, а також склеечной ізоляції (у тому числі з поліізобутиленових, вініпластових й інших хімічно стійких полімерних матеріалів).

Гуммірованіє поверхонь металевих конструкцій й елементів устаткування будинку здійснюють сирою рулонною гумою, гумовими клеями, синтетичним каучуком з наступною вулканізацією покриття. Чистота металевої поверхні є одним з основних факторів гарного зчеплення обкладки з металом. Тому більшість конструкцій, що підлягають гуммированию, піддається спочатку знежиренню, а потім механічному або хімічному очищенню від іржі й окалини. У практиці ремонтно-будівельних робіт перевага віддається піско- і дробеструйной очищенням поверхні. Очищену й знежирену поверхню спочатку ґрунтують тонким шаром гумового клею, потім обвивають рулонною сирою гумою й піддають тепловій обробці (вулканізують). Гума при цьому утворить суцільне покриття товщиною 2 — 4 мм. Гуммировочние роботи дозволяється виконувати при температурі навколишнього повітря не нижче +10°С, при цьому такій же повинна бути температура застосовуваних матеріалів і гумміруемой поверхні. Для підсумовування встаткування й трубопроводів застосовують сирі й вулканізовані гуми, рідкі й гумові суміші. Залежно від кількості вулканізатора (сірки), що вводить у суміш каучуку, розрізняють м'яку, напівтверду (напівебоніти) і тверду (ебоніту) гуму.

Газоплазмове напилювання — один з ефективних способів захисту металоконструкції що полягає в створенні в заводських умовах при виготовленні металоконструкцій металевої підоснови під фарбувальний склад з алюмінію, цинку й інших металів, які наносять газоплазмовим способом. Це продовжує термін служби покриття й металу приблизно в 2 рази. Газоплазмове напилювання роблять порошкоподібним термопластом. Його наносять на поверхню, нагріту до 100 — 180 °С, спеціальною форсункою через повітряно-ацетиленове полум'я під тиском стисненого повітря. Порошок термопласта при цьому розплавляється й при ударі об поверхню ущільнюється, утворюючи суцільне покриття. Напилювання роблять тонкими шарами з інтервалом 20 - 40 хе.

Антикорозійний захист інженерних мереж цивільних будинків

Підземні сталеві спорудження, у тому числі трубопроводи, піддаються фізичному й хімічному руйнуючому впливу навколишнього середовища, тобто ґрунтової корозії. При цьому виникають явища електрохімічної корозії металу труб, оболонок кабелів й інших конструкцій. Більшу проблему у великих містах представляє вплив на підземні мережі блукаючих струмів. Джерелом цих струмів можуть бути лінії залізниці, метрополітену або трамвая, а також різні наземні й підземні лінії електропередач. З огляду на специфіку впливу цього виду руйнування, здійснюють спеціальний захист підземних металевих конструкцій і споруджень від корозії.

До пасивних методів захисту інженерних мереж відносять різноманітні гідроізоляційні покриття, які перешкоджають контакту трубопроводів з навколишнім середовищем і збільшують електричний опір блукаючим струмам. Для цього в практиці найчастіше використають покриття на основі бітумів.

Активні засоби захисту - це електричні пристрої для організованого відводу блукаючих струмів з анодних зон або для приведення трубопроводів у катодний стан струмом від зовнішнього джерела. Із цією метою на мережах ставлять ізолюючі вставки й електрофільтри, а в анодних зонах - електричні дренажі, протектори й катодні станції.

Електричний дренаж призначений для відведення блукаючих струмів з анодних зон спорудження до джерела струму за допомогою ізольованого металевого провідника із дренажним пристроєм. У практиці розрізняють прямій (простій) і поляризований дренаж. У першому випадку дренажний пристрій має двосторонню провідність, у другому -однобічній.

При пристрої дренажного захисту до захищає конструкції, що, наприклад, до трубопроводу підключають електричний кабель. Другий кінець кабелю приєднують до ходової рейки шляху або до негативної шини тягової підстанції. У кабель включають дренажний пристрій, що пропускає струм тільки одного знака. При зміні знака дренажного струму, тобто різниці потенціалів, дренажний пристрій автоматично відключає систему.

Пристрій дренажного захисту на одних мережах, наприклад газових, приводить до утворення анодних зон на суміжних підземних об'єктах (тепломережах, водопроводах, кабелях електрозв'язку), внаслідок чого вони руйнуються. Тому застосування електричного дренажу особливо доцільно при спільному захисті від корозії всіх підземних металевих споруджень загальними захисними пристроями.

Катодний захист інженерних мереж цивільних будинків застосовують у тих випадках, коли пристрій електричного дренажу недоцільно по техніко-економічних міркуваннях. Підземні спорудження в цьому випадку захищають струмом від зовнішнього джерела -катодної станції. Електричний струм від її подається по кабелі й системі анодів на трубопровід, утворюють по всій його довжині катодну зону, що локалізує електрохімічну корозію. Катодна (активна) захист здійснюється за допомогою постійного струму, що подається через занурений у фунт електрод (анодне заземлення). При цьому негативний електрод постійного струму приєднується до захищає трубопроводу, що, а позитивний - до анода. Трубопровід поляризується негативно; потенціал його стає отрицательнє потенціалу корозійних анодних пар, і струм корозії припиняється. При такому захисті руйнується додатковий електрод, з якого струм стікає в ґрунт. Як електрод (анода) використаються відходи металу - шматки рейка, труб і т.п. При цьому корозія не припиняється, а лише переноситься на додатковий елемент, що із часом внаслідок його швидкого руйнування може бути замінений, а захищає трубопровід, що, не руйнується, тому що є катодом. Зниження якості гідроізоляційного покриття відповідно зменшує радіус есрективної дії однієї катодної станції.

Для відгалужень інженерних мереж, де електродренаж й інші види захисту недоцільні по техніко-економічних міркуваннях, застосовують анодну (так називану протекторну) захист. Сутність її полягає в тім, що до відгалуження трубопроводу через кожні 15 - 20 метрів підключають протектори (анодні електроди-протектори) із цинко-магниево-апюминиевого сплаву. Цей сплав має більше низький електричний потенціал, чим метал трубопроводу, що захищає, і утворить із ним гальванічну пару, у якій трубопровід -катод, а протектор - анод. Протектори виконуються циліндричними або пластинчастими. Вони з'єднуються із трубопроводом через сталевий сердечник, вставлений у протектор.

Електрохімічний захист інженерних мереж від ґрунтової корозії виробляється з урахуванням характеристики ґрунтів, терміну служби спорудження й наявності в зоні мереж блукаючих струмів.

Контрольні запитання:

1. Порядок розробки робочих креслень на підсилення металевих балок.

2. Порядок розробки робочих креслень на підсилення колон.

3. Порядок розробки робочих креслень на підсилення ферм.

4. Порядок розробки робочих креслень на підсилення арок .

5. Як виготовляють металеві конструкції на будівельному майданчику?

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

ОСТЕРСЬКИЙ КОЛЕДЖ БУДІВНИЦТВА ТА ДИЗАЙНУ

ДИСЦИПЛІНА: «РЕКОНСТРУКЦІЯ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД»

Тема 1-6-3 «Розробка елементів технологічної карти на підсилення або заміну металевих конструкцій у будівлях з розрахунком несучої здатності та жорсткості або заміненої конструкції.»

Розрахунок міцності металевої балки

Сталева балка з розрахунковим прольотом 5,8м із двотавра №27

Потрібно розрахувати балку за міцністю та деформаціями на експлуатаційне навантаження на день огляду, а також визначити несучу здатність із новим додатковим технологічним обладнанням. При незабезпеченості несучої здатності необхідно підсилити балку.

Геометричні характеристики поперечного перерізу балки: — до корозійного зносу (рис. 2.109)

з урахуванням корозійного зносу

де коефіцієнти

рийняті за таблицею 8.9 „Пособия по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП 11—23—81*)".

Розрахункові згинальні моменти у середині балки: — від постійного навантаження і навантаження від обладнання на

час огляду

від постійного і короткочасного навантаження та навантажен­ня від обладнання (експлуатаційні навантаження до установ­лення додаткового обладнання)

додатковий згинальний момент (розрахункове значення) від установлення додаткового стаціонарного обладнання

Розрахунковий опір сталі балки дорівнює: