книги из ГПНТБ / Михно Е.П. Восстановление разрушенных сооружений

ных опор в виде стоек, поддерживаемых снизу домкратами, или полиспастов, подвешенных к мачтам или уцелевшим соседним колоннам. Так, например, восстановление механического цеха нкмз в зависимости от характера повреждения на всех пяти про-

а-а

План

летах осуществлялось различными способами. Ыа участках с незначительной просадкой конструкций вблизи опорных узлов каж­ дой пары смежных ферм подводили стойки, спаренные посредст­ вом ригеля в раму (рис. VII. 29,6). После подъема домкратами блока перекрытия на отметку, несколько превышавшую проект­ ную, поврежденные части колонн обрезали и заменили новыми.

243

нагрев свыше 1400° С, непригодны для дальнейшего использо­ вания.

Деформация элементов металлических конструкций может быть вызвана также взрывной волной.

Взрывная волна, распространяющаяся на большое расстояние, приводит к деформации металла с образованием сдвигов в пло­ скости спаянных кристаллов, а интенсивная волна, действующая мгновенно на близком расстоянии, помимо этого, вызывает еще и деформацию двойникованием (рис. VII.33, е). В этом случае зна­ чительно снижаются прочность и вязкость металла.

В зависимости от степени повреждения металлические конст­ рукции, пострадавшие от взрывов и пожаров, можно разбить на следующие группы [33]:

— конструкции, совершенно непригодные для восстановления (разрезаются на части, удобные для транспортировки, и использу­ ются как металлолом);

— конструкции, которые могут быть восстановлены после выпрямления в демонтированном виде (демонтируются, повреж­ денные элементы их выправляются и, если нужно, усиливаются, после чего конструкции монтируются на прежнем месте);

—■конструкции, которые могут быть восстановлены без демон­ тажа путем выправления, усиления или замены отдельных повреж­ денных элементов с использованием специального оборудования и электросварки.

Усиление металлической конструкции может быть неотложным (аварийное), временным, капитальным и перспективным [35, 36, 37]. Оно осуществляется:

— подведением новых дополнительных конструкций или эле­ ментов (рис. VII.34);

— постановкой дополнительных связей — ребер, диафрагм, ' распорок;

—упрочением соединений элементов (рис. VII.35);

—увеличением сечений элементов;

—изменением расчетно-конструктивной схемы (рис. VII.36). Установка дополнительных ребер, диафрагм, распорок, усиле­

ние соединений, увеличение сечения — все это способы местного усиления элементов, а изменение расчетно-конструктивной схемы и установка дополнительных связей пространственной жесткости — способы общего усиления.

Капитальное восстановление и усиление металлических конст­ рукций зданий и сооружений производятся с помощью метал­

(рис. VII.37, в) .

Восстановление металлических конструкций с использованием железобетона и сталинитбетона является наиболее перспективным. Сталинитбетон отличается от обычного бетона добавками метал­ лических обрезков (стружка, высечки от шайб и т. п.), благодаря

245

чему модуль упругости заполнителя повышается. Добавка этих

обрезков играет роль косвенного армирования бетона. Железобетон как материал для восстановления и усиления

металлических конструкций применяется в тех случаях, когда металлические элементы имеют незначительные, не требующие

2

Ш

б

исправлений повреждения (трещины, пробоины, погнутости в сжа­ той зоне) и могут быть использованы в качестве жесткой арма­ туры. При этом способе усиления повышается коррозионная устойчивость металлических конструкций. Для надежного сцепле­ ния бетона с металлом его очищают металлическими щетками от ржавчины и краски. Хорошие результаты дает промывка металла подогретым раствором каустической соды, растворяющим краску.

246

Если очистить поверхность того или иного элемента в достаточной степени не удается, сцепление бетона с металлом обеспечивается приваркой к поверхности элемента стержней диаметром 5—8 мм, заканчивающихся крюками. Форма железобетонных обойм, устраи­ ваемых для усиления металлических конструкций, должна быть

I

6

Рис. VII.35. Упрочнение соединений в сварных балках:

простой. Для повышения качества усиления по длине металличе­ ского элемента устанавливаются окаймляющие хомуты. В процессе бетонирования необходимо обеспечить хорошее заполнение всего объема обоймы и достаточный защитный слой бетона (толщиной не менее 5 см).

При восстановлении металлических конструкций применяются также безопалубочный железобетон (рис. VII.38). При этом про­ цесс восстановления разделяется на три стадии:

1. Заготовка и сборка арматуры, которая, будучи соединена

Рабица.

2. Нанесение на металлическую сетку методом торкретирова­ ния цементного раствора толщиной не менее 2 см (представляю­ щего собой после затвердевания железобетонную опалубку) или устройство оболочки в виде опалубки из бетонных плит, блоков или кирпича.

247

3. Заполнение бетоном полых конструкций.

Дерево как элемент усиления может быть использовано глав­ ным образом для повышения устойчивости стержней против выпу­ чивания (рис. VII.37, в), а также при неотложном (аварийном) и

I

Рис. VII.36. Усиление балок:

Практически можно считать, что металл поврежденных стальных конструкций, не имеющих значительных деформаций, пере­ жогов, трещин, надрывов и других внешних дефектов, сохраняет свои качества и, следовательно, может быть использован без сни­ жения допускаемых напряжений. Металл конструкций, подвер­ женных динамическим нагрузкам (подкрановые балки, эстакады),

должен быть испытан на холодный загиб.

Правка металлических элементов производится как в холодном, так и в горячем состоянии. Основным видом ее является холодная

248

правка. Сильно деформированный металл правится в горячем состоянии. Правка на морозе при температуре ниже —35° С не разрешается. Правку следует выполнять с помощью простых рычажных приспособлений, скоб или домкратов (рис. VII.39) и талей, а также на правильных прессах. Малоответственные эле­ менты можно выправить обычной кувалдой. Для исправления

Рис. VII.37. Усиление поврежденных металлических конструкций:

остаточного прогиба требуется повторная правка, которую следует производить немедленно после первой, так как правленый металл при выдержке становится менее пластичным в результате старения после наклепа. В ряде случаев для клепаных элементов целесооб­ разна частичная расклепка. Для получения необходимой стрелы прогиба рекомендуется перед концом правки выдерживать деталь в прессе или под домкратом, не повышая нагрузки, в течение 10— 15 мин (пока происходит возрастание деформации).

249

Чтобы облегчить правку, поврежденный участок элемента нагревают до 500—700°, при меньшей температуре нагрева (200— 300°) элемент при правке может сломаться или дать трещины.

До и после правки производится тщательный наружный осмотр элементов с помощью лупы, а наиболее ответственных элементов— с помощью различных дефектоскопов, чтобы убедиться в отсутст­ вии трещин и других повреждений металла. Все места, в которых обнаруживаются трещины, должны быть после правки перекрыты накладками.

Рис. VI 1.38. Усиление металлических элементов безопалубочным железобетоном:

/ — первая стадия (установка арматуры и сеток Рабица); / / — вторая стадия (устройство оболочки взамен опалубки из тор­ кретбетона по сеткам Рабица или из кирпича и бетонных бло­

Балки и прогоны. Металлические балки и прогоны могут иметь следующие повреждения:

—общее искривление в плоскости большего момента инерции;

—общее искривление в плоскости меньшего момента инерции;

—скручивание;

Разрушения бывают частичные или комбинированные. Завышенные запасы прочности, допускавшиеся в конструкциях,

спроектированных в довоенное время, позволяют в ряде случаев, например при временном восстановлении этих конструкций, игно­ рировать местные повреждения (пробоины, вмятины, искривления и т. п.), недопустимые по нормальным техническим условиям, но безопасные с точки зрения прочности и устойчивости конструк­ ции [40].

Рис. VII.39. Приспособления для правки деформированных металлических элементов:

Всякую незначительную по сравнению с длиной балки дефор­ мацию можно рассматривать как результат сложения трех видов деформации:

—искривления балки в плоскости изгиба;

—искривления балки в плоскости, перпендикулярной к плоско­ сти изгиба;

—закручивания балки вокруг ее оси.

Поскольку полная потеря несущей способности балки может быть лишь при чрезвычайно больших прогибах, можно допустить (руководствуясь лишь эксплуатационными и архитектурными соображениями) весьма значительные начальные искривления балки (порядка ‘/ioo пролета и более).

251

)

Опасными деформациями, угрожающими прочности конструк­ ции, являются искривление балок в плоскости, перпендикулярной к плоскости изгиба, и закручивание балки вокруг ее оси.

Максимально допустимый прогиб определяется по формуле

современным и довоенным нормам); [5]— допускаемое напряжение по довоенным нормам, на кото­

рое в свое время рассчитывалась конструкция;

Wx— момент сопротивления балки относительно горизонталь­ ной оси;

р.— коэффициент, учитывающий форму сечений балки; &— коэффициент, учитывающий характер распределения вер­

тикальной нагрузки и начальных горизонтальных про­ гибов.

Балки и прогоны с искривлениями в плоскости большего мо­ мента инерции, величина которых равна или больше 1/100 про­ лета, должны сниматься и выправляться. При резких искривлениях балки разрезают в местах наибольших выгибов, выправляют и затем стыкуют. При этом стыковые накладки располагают с таким расчетом, чтобы они не мешали укладке перекрытий. Допускаются искривления балок и прогонов в плоскости меньшего момента инер­ ции на величину, не превышающую половины ширины полки бал­ ки. При больших искривлениях, но не превышающих ширины полки, ставятся дополнительные связи из тяжей и распорок.

Во всех случаях при искривлении балок и прогонов должна обеспечиваться достаточная ширина плоскости опирания на них элементов перекрытий и кровли.

Погнутости стенок балок и прогонов устраняют усилением поврежденных мест металлическими ребрами жесткости, которые пригоняются по изогнутости стенки. Расстояние между ребрами жесткости не должно превышать половины высоты балки.

Трещины, расположенные только на части высоты стенки, пере­ крывают накладками с одной стороны стенки, а трещины по всей высоте — с обеих сторон (рис. VII.35). Толщина накладок берется равной толщине стенки, высота сварного шва — равной толщине накладки. Концы трещин засверливают. Если поставить накладку на место повреждения невозможно, то следует перекрыть трещины несколькими отдельными ромбическими накладками (рис. VII.35, а), пригнанными по погнутости, и укрепить стенку ребрами жесткости (или же вырезать погнутый участок и перекрыть место выреза на­ кладкой) .

Балки или прогоны, в стенках которых имеются мелкие пробои­ ны или если пробоины расположены ниже середины высоты стенок

252