книги / Организация и технология ремонта зданий и сооружений
..pdfРис. 10.22. Классификация способов усиления металлических конструкций.
пластин к нижней или обеим полкам балки или прогона. Более эффективен метод изменения статических схем работы элементов перекрытия.
Увеличить несущую способность балки можно приваркой к ней поперечных ребер жесткости. Однако наблюдения за работой стенки балки, имеющей вертикальные ребра жесткости, показывают, что в стенке, потерявшей устойчивость, образуются складки между реб рами, направленные вдоль главных растягивающих напряжений («закритическая» работа стенки), и балка продолжает нести дей ствующую на нее нагрузку. При этом балка как бы превращается в раскосную ферму, в которой роль растянутых раскосов выпол няют растянутые участки стенки, а роль сжатых стоек — ребра жесткости. При прямом соединении балок в стык, для увеличения несущей способности, полку и стенку усиливают накладками. Изгибающий момент в таком стыке воспринимается сварными швами и накладками. Угловые швы, соединяющие накладку с балкой, должны быть рассчитаны на усилие в накладке. Угловые швы, соединяющие накладку со стенкой, следует проверять на действие поперечной силы.
Кроме использования поперечных и продольных ребер, которые делят стенку на участки, которые могут потерять устойчивость неза висимо друг от друга, применяют накладные пластины для повыше ния несущей способности балки. Их приваривают с внутренней и внешней стороны полок.
Широко применяют преобразование разрезных металлических балок в неразрезные. Для этого разрезные балки или прого ны сваривают с усилением стыка металлическими накладками. Накладки должны заходить на каждый элемент не менее чем на 100 мм. Неразрезные системы можно создать и устройством до полнительных опор, при этом резко сокращаются пролеты и значительно увеличивается несущая способность прогонов. Допол нительные опоры выполняют в виде отдельных колонн, подвески прогонов или устройства подкосов к ним. Несущую способность металлических прогонов увеличивают также превращением прогона в шпренгельную ферму (рис. 10.23.а).
Прогон при этом используют в качестве верхнего пояса. Допол нительные конструкции шпренгельной фермы изготовляют в мас терских. Монтаж элементов производят на болтах и сварке.
В последние годы для увеличения несущей способности метал лических прогонов стали применять предварительное напряжение их нижних и верхних поясов установкой металлических затяжек (рис. 10.23.6).
С помощью напрягаемых затяжек изменяется статическая схема работы элемента усиливаемого прогона. Благодаря этому, а также совместной работе прогона и затяжки, возрастает несущая способ ность усиливаемого элемента. Напряжение в затяжках получают с помощью натяжных болтов и тарированных гайковертов, которые обеспечивают заданное усилие. Затяжки обычно устанавливают по парно на 5—10 см ниже или выше прогона. Зазор между усиливае-
290
а ) |
1-1 |
|
Рис. 10.23. Усиление металлического прогона:
а) устройством шпренгельной фермы: 1 — металлический прогон; 2 — шпренгельная ферма;
б) предварительным напряжением: 1— металлический прогон; 2 — металличес кий упор; 3 — затяжка из круглой стали; 4 — болт с гайкой для предварительного натяжения; 5 — бетонная заделка; 6 — упор из круглой стали.
мым элементом и затяжкой получают с помощью металлических упоров, привариваемых к нижней или верхней части прогона на рас стоянии около 1 м от опоры.
В кирпичных зданиях несущую способность металлических ба лок можно увеличить в 1,5 раза, превращая шарнирные опоры в жесткие. Для этого металлические балки дополнительно жестко кре пят анкерными болтами к кирпичным стенам или сваривают с ме таллическими поясами жесткости, устанавливаемыми по периметру наружных и внутренних стен.
291
в)
Е Е Е Е Е Е Р
и \ |
п — |
О о
{XI |
1X1 |
IX |
X IX А |
IX |
_ 7 7 ^ IXя |
,1Х |
|
IX |
>Ф< Ж |
|Х |
к |
X IX
Рис. 10.24. Усиление ферм путем изменения статической схемы, мест передачи нагру зок и введением новых элементов:
а) подведением дополнительных опор; б) устройством гибкой арки; в) созданием неразрезности в фермах;
г) подвешиванием ферм к дополнительным опорам; д) устройством дополнительной решетки; е) постановкой новых связей;
ж) введением распределительной фермы: 1 — дополнительная опора; 2 — эле менты местного усиления; 3 — гибкая арка; 4 — деталь усиления опорного узла; 5 — несущий элемент; 6 — дополнительная решетка; 7 — новые связи; 8 — новая распре делительная ферма.
По конструктивному признаку способы усиления ферм можно подразделить на три вида:
1)с изменением статической схемы или мест передачи нагрузок (рис. 10.24.а, б, в, г);
2)введением дополнительных несущих конструкций и элементов (рис. 10.24.Д, е, ж);
3)с помощью шпренгелей и включения в работу светоаэрацион ных фонарей (рис. 10.25.а, б, в, г, д, е).
Нижний пояс ферм можно усилить установкой напряженной за тяжки.
Верхний пояс фермы усиливают увеличением сечения сжатых элементов.
При воздействии на фермы подвесного транспорта возможна ус тановка вертикальных связей между фермами по всей длине цеха. Эти связи будут перераспределять нагрузку на несколько ферм.
а)
1Л 1Л 1Л 1А 1 |
г» - ц |
^ |
Рис. 10.25. Усиление ферм включением в работу светоаэрационных фонарей и введе нием шпренгелей или шпренгельных элементов:
а, в, е) подведение шпренгелей к ферме; б, д) включение светоаэрационных фонарей в совместную работу со стропильны
ми фермами; г) введение шпренгельных элементов в ферму: 1 — шпренгель или шпренгельный
элемент; 2 — светоаэрационный фонарь.
293
2
В зданиях длиной 60—90 м целесообразна установка дополни тельных связей по нижнему поясу ферм, которые создают жесткий диск, воспринимающий все горизонтальные реакции колонн в уров не нижнего пояса ферм и передающий их на конструкции торцевого фахверка.
Растянутые стержни ферм можно усилить, приваривая к ним тру бы, уголки, листовую или круглую сталь. Принципиальные схемы усиления растянутых или сжатых стержней приведены на рис. 10.26.
Усиление узловых соединений возможно увеличением катета свар ного шва и применением высокопрочных болтов в клепанных фермах.
10.8.Устройство и усиление соединений элементов стальных
ижелезобетонных конструкций на сварке.
Сварка является одним из основных способов соединения элемен тов стальных и сборных железобетонных конструкций. Сварные соеди нения следует выполнять по предварительно разработанной техноло гической нормали, устанавливающей способ сварки, порядок наложе ния швов, режим сварки и марку электродного материала.
Конструкцию сварных соединений, класс и марку стали элемен тов сварных соединений указывают в проекте капитального ремонта или усиления металлических или железобетонных конструкций. К работам по сварке соединений арматуры и закладных деталей до
294
пускаются сварщики, прошедшие специальное обучение и выдер жавшие испытания, что подтверждается наличием у сварщика прав на производство данных видов работ.
Сварщик, как правило, должен клеймить каждое расчетное свар ное соединение. В течение всего периода сварки конструкций ведет ся журнал сварочных работ по установленной форме.
Стальные плоские закладные детали сваривают друг с другом или с арматурными стержнями ручной дуговой сваркой. Выпуски арма турных стержней сборных элементов соединяют накладками или сваркой встык.
В первом случае накладки соединяют с арматурными стержнями ручной электродуговой сваркой.
Для соединения выпусков арматурных стержней встык с завар кой торцов применяют ванную сварку в инвентарных медных фор мах голой проволокой под флюсом или покрытыми электродами. Допускается соединение арматуры встык дуговой сваркой с приме нением подкладок или накладок.
Важным условием получения сварных стыков хорошего качества является обеспечение точности сборки конструкций. Выпуски стерж ней сборных элементов, подлежащие сварке, должны быть соосны и не иметь искривлений.
Искривление стержней больше допустимых пределов устраняют нагревом газовыми горелками или холодной правкой. Температура нагрева должна составлять для правки стержней класса А-1 — 600°С, а для стержней класса А-П и А-Ш — 800°С. При этом необходимо следить, чтобы не происходило пересушивание прилегающего бето на. Между торцами стыкуемых стержней должен быть обеспечен ус тановленный для данного способа сварки зазор.
Если зазор между стержнями, свариваемыми встык, превышает максимально допустимый, то допускается применение промежуточ ной вставки из арматурного стержня той же марки стали и того же диаметра, что и основные стыкуемые элементы. Вставка должна быть длиной не менее 150 мм. При сварке арматурных выпусков с помо щью накладок допускается увеличение зазора сверх установленного при существующем удлинении накладок.
В случае применения при ручной дуговой сварке стальных скоб неплотность прилегания их к поверхности стержней не должна пре вышать 2 мм.
Концы стержней при их подготовке под сварку обрезают кероси но-кислородными или газовыми резаками. Резка электрической ду гой не допускается.
Стержни на расстоянии 5 мм от торца должны быть очищены от наплывов и осушены пламенем газовых горелок.
К сварке стержней разрешается приступать после проверки каче ства их сборки.
При сварке стыков вредные влияния сварочных напряжений в узлах снижают одновременной сваркой нескольких стыков много рядной арматуры или нескольких стыков отдельных рядов стерж ней, расположенных в одной плоскости. Важное значение имеет со
295
блюдение рекомендуемого порядка сварки отдельных стыковых со единений стержней в узле.
При ванно-шовной сварке наплавку фланговых швов производят после остывания стыкового шва.
Симметрично расположенные стыковые соединения стержней сваривают по направлению от оси стыкуемых железобетонных эле ментов к их краям. Для этой цели сварку выполняют несколько свар щиков одновременно.
Сварку ванным способом при отрицательной температуре произ водят с соблюдением обычной технологии, но при повышенном токе. Ток следует повышать пропорционально понижению температуры от 0°С с тем, чтобы при температуре 30°С сварочный ток был повы шен на 10%.
Не допускается производить ванную сварку покрытыми электро дами при относительной влажности воздуха выше 80%.
Для дуговой сварки арматуры и элементов деталей применяют электроды, соответствующие требованиям действующих ГОСТов. Тип и марка электродов указываются в рабочих чертежах.
Сварные соединения элементов стальных конструкций бывают ч е т ы р е х о с н о в н ы х т и п о в (рис. 10.27):
А — встык:
Б — встык с накладками; В — втавр; Г — внахлестку.
Соединения встык осуществляют прямыми стыковыми швами или под углом 45—60°. Соединения встык с накладками, внахлестку и втавр выполняют угловыми швами.
Прочность сварных соединений зависит от прочности основного металла соединяемых элементов и наплавленного металла шва, фор мы и вида соединения, и связанного с этим распределения напряже ний в соединении, а также характера силового воздействия на со единение и технологии сварки.
Прочность наплавленного металла шва определяется химичес ким составом электродной проволоки, обмазки или флюса и техно логией сварки. При некачественном выполнении шва в нем могут оказаться поры, газовые и шлаковые включения, которые являются внутренними источниками концентрации напряжений. Поэтому ка чество стыковых швов, работающих на растяжение, проверяют фи зическими методами контроля. На прочность стыковых швов, рабо тающих на сжатие или срез, внутренние включения не оказывают большого влияния.
Лобовые и фланговые угловые швы испытывают на совокупность воздействий осевой силы, изгиба и среза, так как они имеют значитель ную концентрацию напряжений. При усилении сварных соединений в период ремонта конструкций в ряде случаев необходим их расчет.
Прочность сварных швов характеризуется их расчетным сопро тивлением. При ремонте стальных конструкций часто меняются ус ловия работы сварных швов и нагрузки, передаваемые на них, что требует проверочных расчетов.
296
Рис. 10.27. Основные типы сварных соединений:
и) стыковые соединения: 1 — двухсторонним швом со скосом кромок, 2 двух сторонним швом со скосом одной кромки; 3 - односторонним швом со скосом кромки;
4 — односторонним швом без скоса кромки; б) угловые соединения: 1 - односторонним швом со скосом кромок; 2 - двух
сторонним швом со скосом кромок; 3 — накладным швом со скосом двух кромок, в) тавровые соединения: 1 — односторонним швом со скосом кромок, 2 — двух
сторонним швом со скосом кромок; 3 - односторонним швом без скоса кромок; г) нахлесточные соединения: 1 - односторонним швом без скоса кромок; 2 -
Двухсторонним швом без скоса кромок.
Сварные швы рассчитывают по прочности из условий предель ного состояния первой группы (рис. 10.27). В стыковом шве при дей ствии на него центрально-приложенной силы N распределение на пряжений по длине шва считается равномерным, рабочая толщина шва принимается равной меньшей из толщин соединяемых элемен тов. Поэтому напряжения в шве, расположенном перпендикулярно оси элемента, при сжатии — растяжении (рис. 10.28.а.1), определя ются по формуле:
|
С,«ч=МДв1<Кву • Тс |
(10.2) |
откуда |
4»=^Ш«у-ус, |
(10.3) |
где: N |
— расчетное усилие; |
|
X |
— рабочая толщина шва; |
|
/а, |
— расчетная длина шва, равная его полной длине, если нача |
|
|
ло и конец шва выведены за пределы стыка; |
|
Ка,у— расчетное сопротивление сварного стыкового соединения |
||
Ус |
сжатию или растяжению; |
|
— коэффициент условий работы элемента. |
|
|
В ином случае: |
|
|
|
|
(Ю.4) |
где / — фактическая длина шва.
Расчетное сопротивление стыкового соединения при сжатии не зависит от методов контроля Ка,у=Ку При осевом растяжении или изгибе сварного соединения, не проверенного физическими метода ми контроля, К«у=0,85Ку При сдвиге соединения Кшу=К5, где Ку и Кз — расчетные сопротивления основного металла.
В тех случаях, когда необходимо снизить напряжение, следует рассчитывать и косые швы (рис. 10.28.а.2). Первоначально действу ющее усилие распределяют по направлениям перпендикулярно и вдоль оси шва. Затем находят напряжения перпендикулярно шву:
|
Ощу= |
(10.5) |
и вдоль шва: |
|
|
|
т"у=ы \ с°1~ <Км,' 7с; |
(10-6) |
в |
21 — расчетная длина шва. |
(10.7) |
где ^ш= |
При действии изгибающего момента «М» на соединение (рис. 10.28.а.З) напряжения в шве определяется по формуле:
298