925

ферм и вертикальных связей между фермами, которые обеспечивают пространственную работу каркаса здания, объединения отдельные вертикальные рамы в пространственную систему (рис.5.64).

Постановка горизонтальных связей по нижнему поясу ферм создает жесткий диск, воспринимающий все горизонтальные реакции колонн в уровне нижнего пояса ферм и передающий их на конструкции торцевого фахверка.

Рис. 5.64. Усиление металлических ферм введением продольных вертикальных (а) и горизонтальных (б) распределительных систем связей:

1 – усиливаемая ферма; 2 – продольная дополнительная вертикальная ферма; 3 – горизонтальная дополнительная связевая ферма; 4 – дополнительная горизонтальная распорка

Для этой же цели целесообразно вдоль здания установить горизонтальные распорки между колоннами (4), а в центре температурного блока - вертикальные связи (2). Такой способ усиления приводит к разгрузке отдельных рам при воздействии на них крановых нагрузок за счет перераспределения части нагрузок на смежные рамы в уровне нижнего пояса ферм и передачи их на конструкции торцевого фахверка.

Установку продольных вертикальных связей между фермами целесообразно выполнять, когда рамы каркаса испытывают воздействие подвес-

361

ного транспорта. Эти связи позволяют перераспределить нагрузку от подвесного транспорта на несколько ферм и повышают продольную жесткость каркаса здания.

Одним из способов усиления металлических рам является введение затяжек, которые могут быть расположены в узлах сопряжения ригеля и стоек и на некотором расстоянии ниже ригеля. Размещение затяжек на уровне опорных шарниров нерационально, так как разгрузка средней части ригеля связана с одновременным возрастанием усилий в стойках и узлах рамы.

5.5. Принципы усиления деревянных конструкций

Деревянные конструкции, защищенные современными средствами от гниения и возгорания, позволяют снизить стоимость строительства и обеспечить высокую долговечность здания. В стране разработаны и находят применение несущие и ограждающие конструкции из клееной древесины для покрытий производственных зданий в виде клееных сегментных металлодеревянных ферм, трехшарнирных арок, панелей покрытия, оболочек и складок, приведенных в работах И.М. Гуськова /24 /, Ю.В. Слицкоухова и др. /30/, А.В. Калугина /36/ и Л.И. Ковальчука /39/ Клееные конструкции находят применение в первую очередь в теплых и холодных помещениях с наружным отводом воды, без фонарей, в зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом, в которых опасность загнивания древесины является минимальной /36/. Небольшой вес деревянных стропильных конструкций не требует больших фундаментов, что снижает их материалоемкость и стоимость.

В современном промышленном и сельскохозяйственном строительстве для покрытий применяют клееные двускатные малоэлементные безраскосные фермы треугольного очертания пролетом 12 и 18 м (рис.5.65, а) и металлодеревянные треугольные фермы пролетов 9 и 12 м, в которых элементы, работающие на сжатие, делают деревянными, а на растяжение - металлическими (рис. 5.65, б).

Стрельчатые клееные деревянные арки позволяют перекрывать про-

леты от 12 до 24 м и более. Пояса арок собирают из криволинейных элементов (полуарок), а затяжки устраивают в плоскости конструкции пола. Такие конструкции хорошо себя зарекомендовали при строительстве складов минеральных удобрений и прирельсовых складов для различной продукции (рис.5.65, в).

Деревянные рамы сплошного сечения выполняют по трехшарнирной схеме, используя для изготовления элементов рамы отходы досок толщиной 50 мм, соединенных на клею. Рамы выполняют сборно-разборными, состоящими из четырех элементов (двух стоек и двух полуригелей) или двух полурам (рис. 5.65, г). Рамы позволяют перекрывать пролеты зданий от 12 до 30 м.

362

Рис. 5.65. Варианты клеедеревянных стропильных конструкций

Необходимость усиления деревянных конструкций возникает при изменении условий эксплуатации, увеличения технологических нагрузок, при отнесении конструкций к 3-й и 4-й категориям технического состояния и другим причинам. В период эксплуатации из строя могут выходить отдельные участки несущего элемента при сохранении прочностных свойств на большей его части. В этом случае производят замену отдельных участков несущих элементов, которую называют протезированием. Принципы усиления деревянных конструкций довольно подробно рассмотрены в работе А.В. Калугина /36/, которые использованы в данной монографии.

При незначительных биологических повреждениях древесины эле-

мента конструкции (загнивание на глубину от 1 до 3 см) рекомендуется механическим способом снять загнивший поверхностный слой древесины с захватом здоровых слоев на глубину 2-3 см и обработать этот участок антисептиком.

В случае значительного гнилостного поражения элемента кон-

струкции (на глубину до ¼ сечения элемента) загнившая часть древесины удаляется полностью с захватом здоровых слоев на 2-3 см и прилегающих участков длиной до 0,3 м здоровой на вид древесины. Проверочным расчетом решается вопрос об усилении ослабленного сечения металлическими

363

или деревянными накладками (рис. 5.66).

Рис.5.66. Усиление деревянных балок деревянными (а) и металлическими (б) накладками:

1- накладка; 2- поперечины из швеллера; 3- усиливаемая балка; 4- болты; 5- гвозди; 6- антисептированная подкладка; 7- теплоизоляционный слой

Выбор способа усиления зависит от технического состояния и типа конструкции, приведенных в табл.5.1.

Таблица 5.1

Основные способы усиления деревянных конструкций

конструкций, изменяющие статическую схему их работы (введение затяжек, установка дополнительных стоек, опор или подкосов). Эти способы рекомендуется применять при наличии свободного пространства под усиливаемой конструкцией.

Деревянные балки с механическими ослаблениями, надрывами растя-

нутых волокон или недопустимыми прогибами (более 1/200 L) рекомендуется усиливать деревянными накладками на болтах, изменять конструктивную схему введением шпренгеля или путем установки промежуточных сто-

ек (рис. 5.67).

Рис. 5.67. Усиление деревянных балок:

а – введением шпренгеля; б – установкой промежуточной стойки

.

365

Клеедеревянные арки усиливают с помощью установки затяжек (рис. 5.68, а), а металлодеревянные – путем превращения в металлодеревянные фермы (рис.5.68, б).

Рис. 5.68. Усиление клеедеревянных и металлодеревянных арок с помощью установки затяжек

Растянутые элементы деревянных ферм (нижний пояс, раскосы и стойки) усиливают с помощью деревянных накладок на болтах или натяжных металлических хомутов, а также стальных тяжей. Деформированные сжатые элементы ферм усиливают постановкой накладок и прокладок на гвоздях и болтах. Для усиления опорных узлов используют стальные протезы.

Клееные деревянные конструкции усиливаются в случае механического повреждения сечения и в случае значительного расслоения клеевых швов. При механическом повреждении ослабленные участки ферм перекрываются стальными накладками на болтах и глухарях или путем наклейки дополнительных досок с клеегвоздевой запрессовкой /36/.

Расслоение швов является следствием некачественного изготовления конструкции. Наиболее характерные места возникновения этих дефектов в стрельчатых клеедеревянных арках приведены на рис. 5.69.

Рис. 5.69. Наиболее характерные места расслоения швов в клееных деревянных арках

При местном расслоении отдельных слоев на глубину до 1/3 сечения опорных узлов усиление производится с помощью накладок из бакелизированной фанеры марки ФБС на эпоксидном клее с гвоздевой или шурупной запрессовкой (рис.5.70, узел1).

366

Поверхность усиливаемого участка в местах приклеивания накладок предварительно фрезеруется.

Рис. 5.70. Усиление местного расслоения опорного участка на глубину до 1/ 3 сечения арки

В случае сквозного расслоения клеевых швов на участках длиной от 2

до 4 м усиление осуществляется путем установки системы из стальных уголков и стяжек (узел 1) или стальных пластинчатых нагелей (узел 2) с последующим стягивания усиливаемого участка металлическими хомутами

(рис.5.71).

5.71. Варианты усиления клееных деревянных арок при сквозном расслоении нескольких клеевых швов:

1 - 1 – усилением металлическими уголками; 2 - 2 – то же, стальными пластинчатыми нагелями

При наличии многих сквозных трещин на локальном участке клееной арки усилить такой участок можно с помощью натяжных хомутов

(рис.5.72).

367

Рис.5.72. Вариант усиления клееной деревянной арки при наличии многих сквозных трещин на локальном участке

Натяжные хомуты устанавливают взаимно перпендикулярно по диагонали с двух сторон сечения арки, а затем создают в них натяжение с помощью гаек динамометрическими ключами. Для установки натяжных хомутов с двух сторон сечения арки устанавливают опорные уголки, а по бокам аркиквадратные пластины, к которым на сварке прикрепляют 4 конца натяжных хомутов.

При наличии многочисленных сквозных расслоений практически по всей длине арки необходимо ее заменить на новую конструкцию.

5.6. Повышение теплоизоляционных качеств наружных ограждающих конструкций промышленных зданий

Тепловая защита наружных ограждающих конструкций промышленных зданий продиктована несколькими причинами:

- изменением функционального назначения здания, требующего более высоких показателей тепловой защиты;

-потерей части теплозащитных качеств ограждающих конструкций за счет физического износа ( выветривание, отсыревание, увеличение инфильтрации и т.п.);

- повышением нормативных показателей тепловой защиты зданий.

5.6.1. Повышение теплоизоляционных качеств наружных стен

При перепрофилировании промышленных зданий под объекты социального назначения необходимо не только осуществлять перепланировку или усиление конструктивных элементов промышленных зданий, но с изменением функционального назначения помещений повышать тепловую защиту наружных ограждающих конструкций.

В табл. 5.2 приведены требуемые термические сопротивления конструктивных элементов промышленных зданий при их перепрофилирова-

ние под объекты социальной сферы.

368

Таблица 5.2

Термические сопротивления элементов промышленных зданий при их перепрофилирование под объекты социальной сферы

Анализ таблицы показывает, что практически для всех объектов социальной сферы, которые планируется разместить после реконструкции промышленных зданий, наружные ограждающие конструкции нуждаются в дополнительной тепловой защите.

Как показала практика, для утепления полов достаточно уложить слой насыпного утеплителя (керамзитовый гравий), а для окон - установить двухкамерные или трехкамерные стеклопакеты, а также оконные блоки с тройными металлодеревянными переплетами.

Для стенового ограждения наиболее перспективным и долговечным вариантом утепления при перепрофилировании зданий является применение сборных крупноразмерных сэндвич-панелей или панелей поэлементной сборки из ламинированного металла площадью с утеплителем из жестких минераловатных плит типа «Фасад - Батс Д».

В качестве 3-х слойных стеновых панелей наиболее эффективными являются сэндвич-панели - это легкие бескаркасные панели, состоящие из двух внешних листов и слоя утеплителя из экструзионного пенополистирола или базальтовой минеральной ваты.

Пенополистирол отличается высокой прочностью, химической стойкостью и долговечностью. Важное свойство пенополистирола – это его способность выдерживать значительные нагрузки в течение длительного времени. При производстве сэндвич-панелей из минеральных плит нарезают отдельны полосы (ламели) с вертикальной ориентацией волокон, которые придают особые механические и прочностные характеристики панелям. Благодаря минераловатному утеплителю на базальтовой основе сэндвич-панели могут применяться в зданиях с 1 по 5 группы степени огнестойкости в соот-

369

ветствии со СНиП 21-01-97 в диапазоне температур от +70 до -50 оС при относительной влажности воздуха до 60%.

Детали сэндвич-анелей склеиваются между собой методом горячего прессования. Сэндвич-анели изготавливаются на специальных линиях автоматического и полуавтоматического типа и обладают отличными теплоизоляционными свойствами. Для изготовления сэндвич-анелей используется холоднокатаная горячеоцинкованная сталь толщиной 0,5-0,7 мм с различными видами полимерных покрытий, которые обеспечивают панелям высокую атмосферостойкость и износостойкость. Полимерные покрытия обладают высоким сопротивлением к истиранию, стойкостью к кислотам и красящим веществам, а также к ультрафиолетовому облучению.

В настоящее время выпускаются следующие виды сэндвич-панелей:

-стеновые;

-кровельные;

-угловые и панели поэлементной сборки.

Габаритные размеры сэндвич-панелей приведены на рис.5.73.

Рис. 5.73. Габаритные размеры сэндвич-панелей и профилированный замок крепления панелей по продольной стороне

Применение сэндвич-панелей позволяет сократить сроки строительства, значительно снизить нагрузку на фундамент и придать зданию привлекательный внешний вид. Малый вес панелей значительно облегчает их монтаж и не требует специального грузоподъемного оборудования.

Для монтажа и перемещения сэндвич-панелей используется специальное грузозахватное приспособление (клещевой захват), оснащенное резиновыми накладкам для защиты панелей от повреждения. При монтаже панелей весом до 200 кг и небольшой длины клещевой захват может быть использован самостоятельно. При горизонтальном монтаже панелей весом более 200 кг и большой длины применяется специальная траверса с двумя захватами (рис. 5.74).

370