2321

надевается стальной хомут, к которому крепится конец подвески. Другим

концом подвеска прикрепляется к заделанному в стену анкеру. Подвеска изготавливается из стержней диаметром 1б÷25 мм и проверяется расчетом на растяжение на действие опорной реакции балки.

Вскладских или производственных помещениях, где отсутствуют жесткие требования к интерьеру, балку можно усилить с помощью деревянных или металлических подкосов. Подкосы размещаются в специально устроенных в стене нишах и закрепляются анкерующими болтами (рис.2.28,г), при этом балка в зоне сопряжения с подкосом усиливается накладкой снизу, изготовленной из древесины твердой породы, а затем антисептируется.

Если опорные участки балок поражены гнилью на значительной длине (до I м), то для их усиления целесообразно использовать протезирование. В

практике ремонтно-восстановительных работ находят применение

прутковые протезы конструкции С.Д. Дайдбекова (рис.2.28,д) и протезы из прокатных профилей (рис.2.28,е). Прутковые протезы более легкие, но в то же время и более трудоемкие в изготовлении, поэтому в основном они применяются при массовом усилении конструкций, а изготавливаются в заводских условиях.

Впролете балкиусиливаютсяреже, чемуопор. Поводомкусилению обычно служит перегрузка балки или существенные пороки древесины в зоне максимального изгиба. Для усиления балок используются односторон-

ние и парные накладки, металлические шпренгели, дополнительные

жесткие и упругие опоры, а также другие способы, обеспечивающие необходимую прочность и жесткость. Некоторые способы усиления балок в пролете показаны на рис.2.29.

Рассмотрим наиболее важные аспекты технологии усиления и расчета балок.

При усилении накладками перекрытие частично демонтируется, для этого удаляются доски пола, накат и черепные бруски. Усиленные балки проверяются расчетом на прочность и жесткость. В расчетной схеме усил-

енные накладками балки рассматриваются как составные на податливых связях. Требуемое количество связей (болтов или гвоздей) на участке от

конца накладки до сечения с максимальным моментом определяется из выражения

n 1,5M max S ,

IbrT

где S – статический момент сдвигаемой части;

Ibr – момент инерции усиленной балки;

Т – расчетная несущая способность одной связи, находимая по СНиП П-25-80, табл.17 .

131

в. г.

д.

е.

Рис.2.28. Способы усиления деревянных балок у опоры: а – подбалкой; б – накладками; в – подвеской; г – подкосами; д – прутковым протезом; е – швеллером

132

а.

б.

в.

г.

Рис.2.29. Способы усиления деревянных балок в пролете:

а – односторонней накладкой на болтах; б – парными накладками на гвоздях; в – стальным шпренгелем; г – промежуточной опорой на подкосах

133

Величина нормальных напряжений усиленной балки определяется по

формуле

ny WMК Ru ,

где W – момент сопротивления усиленной балки как цельной; К – коэффициент, учитывающий податливость связей.

Прогиб усиленной балки находится по формуле

где Iu – момент инерции усиленной балки как цельной;

Кg – коэффициент, учитывающий сдвиг, вызванный податливостью связей;

К – коэффициент, учитывающий статическую схему работы балок; fult – предельно допустимый прогиб.

Пример 2.16. Требуется усилить сосновую балку чердачного перекрытия односторонней накладкой снизу в связи с увеличением нагрузки от нового оборудования.

Исходные данные: существующая нагрузка на балку q1 12 кН/м;

расчетная нагрузка на балку после реконструкции q2 15 кН/м.

Балка перекрытия – сосновая, древесина 2-го сорта; Ru 13 МПа

(1,3 кН/м2); размер сечения b×c = 20×30 (см). Расчетная длина балки l0 = 5 м.

Элемент усиления – сосновый брус сечением 10×20 (см), крепится к балке

снизу стальными болтами диаметром d = 1,6 см.

Решение

Находим изгибающие моменты в балке до и после реконструкции:

Момент сопротивления сечения старой балки

Несущая способность старой балки

RuW = 1,3 · 3000 = 3900 кН · см < 4690 кН · см.

Находим геометрические параметры усиленной балки (рис. 2.30).

134

Проверяем прочность усиленной балки

где К – коэффициент, учитывающийподатливостьсвязей, принятсучетом

рекомендации [31, табл.13].

Проверяем относительный прогиб старой балки. Нормативная нагрузка на балку после реконструкции

Момент инерции сечения старой балки

I b c3 20 303 4,5 104 см4. 12 12

Относительный прогиб старой балки

Так как прогиб старой балки при возросшей нагрузке не превышает предельно допустимого значения, элементы усиления в расчете не учитывались.

Усиление деревянных колонн и стоек

Причиной усиления колонн и стоек часто является загнивание их нижнего конца, особенно при заделке в грунт. В этом случае поврежденный участок, если его длина не превышает одной пятой общей длины колонны, отпиливается и заменяется вспомогательным элементом (элементами) – пасынком. При большей длине повреждения колонна заменяется на новую.

Усиление колонны пасынками проводится в следующей последовательности:

–колонна разгружается подведением временной стойки, восприни-

мающей нагрузку от перекрытия;

–поврежденный участок колонны отпиливается и заменяется его

пасынком (рис.2.31,а,б,г);

–с помощью анкеров колонна закрепляется на фундаменте, после чего убирается временная стойка.

Если колонна (стойка) заглублена в грунт, то она предварительно

откапывается, а затем заменяется её поврежденная часть. При обратной засыпке грунт тщательно утрамбовывается.

136

Рис. 2.31. Способы усиления деревянных колонн:

а, б – усиление опорного участка колонн прямоугольного сечения; в, г – то же круглого сечения; д – усиление накладками;

е – усиление ствола швеллером

137

Если требуется повысить устойчивость колонны, то для её усиления

применяются деревянные или металлические накладки, присоединяемые с помощью болтов или хомутов (рис.2.31,д,е).

Усиленные накладками колонны рассчитываются как составные стержни наподатливых связях по двум схемам: стержня– пакетаи стержня, часть ветвей которого не оперта по концам.

По первой схеме рассчитываются колонны, усиленные накладками по всей длине, при этом считается, что накладки воспринимают сжимающие усилия наряду с основной колонной. В расчетной схеме составное сечение рассматривается как цельное, а коэффициент продольного изгиба определяется по приведенной гибкости

n ,

где μ – коэффициент, учитывающий податливость связей,

1 kc b h nsh . l02 nc

Здесь b и h – ширина и высота поперечного сечения колонны; nsh – расчетное количество швов;

nс – расчетное количество срезов связей в одном шве;

kс – коэффициент податливости соединений, определяемый по

формулам [31, табл.12].

Несущая способность колонны проверяется из условия

N R c ,

A

где А – расчетная площадь сечения колонны, равная сумме площадей сече-

ния колонны и накладок.

По второй схеме рассчитываются колонны, усиленные накладками только в средней части, при этом предполагается, что накладки не воспри-

нимают сжимающие усилия и не разгружают колонну, однако уменьшают

её гибкость λ, величина которой находится по формуле

где I – момент инерции сечения усиленной колонны,

I = Ik + 0,5In.

Здесь Ik – момент инерции сечения колонны; In – то же накладок;

Аk – площадь поперечного сечения колонны.

Несущая способность колонны проверяется из условия

NR c .

Ak

138

Пример 2.17. Требуется усилить центрально-сжатую колонну накладками на всю длину.

Исходные данные: существующая расчетная нагрузка на колонну Nс= 400 кН; расчетная нагрузка, которую должна воспринимать усиленная колонна, Ny = 550 кН.

Параметры колонны до усиления: сосновый брус – из древесины 2-го сорта; Rс = 13 МПа (1,3 кН/см2); размеры сечения b×h = 20x20 см; расчетная длина l0 = 3 м; закрепление концов – шарнирное.

Решение

Находим геометрические характеристики колонны до усиления:

li0 5,77300 52 70 .

Вычисляем коэффициент продольного изгиба φ по [31, формула 7];

Проверяем условие

RcφA = 1,3 · 0,78 · 3400 = 405,6 кН < 550 кН – условие не выполняется.

Усиливаем колонну двумя сосновыми досками сечением 5 20 см (рис.2.32). Доски пришиваем гвоздями d = 0,5 см, lg = 15 см с шагом l1 = 20 см, по четыре гвоздя в каждом ряду.

Находим геометрические характеристики усиленного сечения колонны

относительно оси У-У;

Радиус инерции и гибкость колонны:

l0 300 34,5 .

iy 8,7

139