30. Конструирование и расчет опорных, промежуточных и укрупнительных (монтажных) узлов стропильных ферм.

Конструирование и расчет узлов легких ферм.

Подброр сечений элементов фермы обычно ведут в табличной форме. При конструировании узлов осн эл-ов должны сходиться в 1 точке - центрального узла. Если осн эл-ов не будут пересекаться в 1 точке, то в узле появится дополнительный момент. Осн эл-ов проходят через ц.т. их сечения, при этом расстояние от обушка уголка или от наруж грани полки округляется до 5мм. При изменении сечения поясов по длинне фермы из широкополочного тавра их наруж. пов-ть выд-ют на одном уровне для удобства стыковки и укладки эл-ов покрытия. Если при этом смещение осей тавров не превышает 1,5% высоты пояса, то момент от смещения осей поясов не учитывается.

В промежуточных узлах рассчитываются свайные швы на усилия, возникающие в элементах. Нормами рекомендуется приваривать уголки к фасонкам фланговыми швами по обушку и по перу уголка с выводом швов на торец уголка на 20мм. Толщина фасонки принимается в зависимости от максим-го усилия в раскосах и согласовывается с толщиной стенки тавра. Толщина фасонки принимается по сортаменту. Толщина фасонок в смежных узлах не должна отличаться более чем на 2мм размещения угловых швов.

Плотно привариваются полуавтоматической сваркой в среде защитного газа, положение швов нижнее.

Длинна швов для равнополочных уголков:

; l_w не менее 50мм.

Рекомендуется для получения одинаковых швов принимать разные катеты: больше по обушку и меньше по перу.

; ; ; ;

Для опорного раскоса, в котором уголки соединяются между собой узкими полками принять 0,75 и 0,25.

Изменение сечения поясов по длине фермы.

Обычно изменение сечения пояса производят за углом со стороны меньшего усилия.

Проектирование узлов стропильных ферм.

Опорные узлы:

Нижний опорный узел:

,

Верхний опорный узел:

31. Обследование металлических конструкций, выявление дефектов и повреждений. Оценка технического состояния мк эксплуатируемых зданий. Методы и способы усиления мк.

В общем случае обследование металлических конструкций включает в себя: подготовительные работы (общее знакомство с объектом, сбор и анализ технической документации, составление рабочей программы обследования); натурное освидетельствование конструкций с уточнением геометрической схемы, обмером элементов и узлов и выявлением дефектов и повреждений; уточнение технологических и атмосферных нагрузок и воздействий, а также собственного веса конструкций; оценку качества стали эксплуатируемых конструкций; анализ результатов обследования и составление технического заключения.

В подготовительные работы входят сбор и анализ технической документации, знакомство с объектом обследования и составление его рабочей программы.

Сведения, необходимые для обследования стальных конструкций и оценки их технического состояния, содержатся в следующих документах: паспорте на здание и сооружение; комплекте общестроительных и рабочих чертежей КМ и КМД; актах промежуточного контроля и приемки работ; журналах производства работ и авторского надзора; сертификатах, технических паспортах и других документах, удостоверяющих качество материалов, конструкций и деталей; материалах геодезической съемки положения конструкций при монтаже и экспула-тации; техническом журнале по эксплуатации здания и актах о результатах периодических осмотров; материалы о текущих и капитальных ремонтах, усилении и окраске; материалах, характеризующих фактические технологические нагрузки и воздействия (паспорт на оборудование, крановые книги и т.д.) ; отчетах и заключениях специализированных организаций о ранее выполненных обследованиях.

Для получения дополнительных сведений о состоянии конструкций и истории их эксплуатации производится также опрос работников предприятия, занятых эксплуатацией строительных конструкций, технологического оборудования и их ремонтом.

ОБСЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ.

Обследование металлических конструкций производится после подбора и анализа технической документации.

Натурное обследование конструкций производится с целью:

проверки соответствия конструкций проекту;

выявления дефектов и повреждений, являющихся следствием отступлений от требований строительных норм и правил (СНиП) при изготовлении, монтаже, транспортировании, хранении и неудовлетворительной эксплуатации конструкций;

выявления фактических условий и особенностей эксплуатации конструкций.

Проверка соответствия конструкций проекту производится путем сравнения натуры с рабочими чертежами КМ и КМД. При этом необходимо выполнить:

натурные измерения основных геометрических параметров (пролетов и высот балок, ферм, шагов колонн и др.);

измерения поперечных сечений рабочих элементов конструкций, измеряемых в двух-трех местах по длине элемента по предварительно зачищенной до блеска поверхности;

измерения местоположения стыков, измерения сечений, ребер жесткости, соединительных элементов, связей, опорных частей и т.п.;

сопоставление с проектом конструкций стыковых соединений, конструкций опорных частей, определяющих несущую способность (опорных столиков, опорных плит, анкерных болтов и т.п.).

При отсутствии проекта металлоконструкций зданий и сооружений составляются обмерочные чертежи, в которые должны входить:

план, продольные и поперечные разрезы зданий и сооружений с разбивкой осей и рядов, геодезических отметок;

план металлических конструкций прогонов, связей по верхним и нижним поясам ферм;

план, схемы и сечения колонн;

схема вертикальных и горизонтальных связей между колоннами.

Визуальному обследованию с целью выявления дефектов и повреждений подвергаются: колонны, стропильные и подстропильные фермы, прогоны, горизонтальные и вертикальные связи между фермами и колоннами, подкрановые пути, подкрановые балки с их тормозными конструкциями и другие конструкции.

При обследовании металлических конструкций особое внимание необходимо обратить на:

колонны - состояние башмаков, анкерных болтов элементов соединительной решетки, стыковых соединений стенки и поясов, наличие механических повреждений, вертикальность колонн, степень поражения коррозией колонн в опорных узлах в основании и в уровнях отметок покрытия и перекрытий;

стропильные и подстропильные фермы - прямолинейность сжатого пояса и сжатых элементов (особенно составленных из мелких профилей), состояние соединений и опорных узлов, узлы с резкими концентраторами напряжений, дефекты сварных швов, состояние анкерных болтов и опорных плит при 16 ферм на железобетонные колонны и кирпичные пилястры;

вертикальные и горизонтальные связи - наличие искривлений и выгибов (в плоскости и из плоскости), состояние крепления к конструкциям, а также целостность самих элементов связей;

подкрановые пути (рельсы и их крепления) - износ рельсов, размер зазоров в стыках рельсов, состояние рельсовых креплений, положение рельса относительно оси подкрановых балок;

подкрановые балки - состояние металла и сварных соединений верхних и нижних поясов балок со стенками, состояние стыковых соединений, ребер жесткости, опорных частей, а также состояние креплений балок к колоннам;

тормозные площадки - состояние крепления тормозного листа к поясу подкрановой балки и колоннам, наличие в тормозном листе ослаблений вырезами, не предусмотренными проектом, состояние креплений элементов тормозной решетки и элементов связей.

В первую очередь при обследовании следует обращать внимание на дефекты, приводящие к снижению несущей способности конструкций или к ненадежности и несовершенству общей пространственной схемы обследуемого здания или сооружения.

ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ.

Наиболее характерными дефектами и повреждениями элементов или конструкций в целом являются:

деформации отдельных элементов или конструкций в целом в виде погнутостей, прогибов, искривлений и т.п.;

отклонение или смещение элементов конструкций от проектного положения;

отсутствие отдельных элементов в конструкциях;

непроектное размещение элементов конструкций;

нарушение геометрических размеров сечений или профиля элементов;

механические или температурные повреждения металла;

трещины различного характера в металле;

дефекты и разрушения стыковых и узловых соединений (сварных, заклепочных, болтовых);

наличие в конструкциях концентраторов напряжений;

взаимное смещение в узлах сопряжения конструкций;

разрушение антикоррозионных защитных покрытий и коррозионные повреждения металла и соединений;

ослабление поперечных сечений элементов (вырезы, выбоины, истирание и т.д.);

неграмотно выполненное усиление конструкций;

деформации в элементах конструкций вследствие неравномерных осадок;

непроектное приложение нагрузок на элементы конструкций в процессе эксплуатации (подвеска технологического оборудования, подвески, допущенные при выполнении ремонтных работ и т.п.).

Дефекты и повреждения при обследовании металлоконструкций выявляются следующими методами:

Общие и местные деформации (прогибы, выгибы, искривления, выпучивания, погнутости, вмятины и т.п.) металлических конструкций в целом или отдельных элементов следует определять путем натяжения тонкой проволоки между концами конструкций или элемента и измерения максимального расстояния между проволокой и конструкцией или элементом.

При измерении местных деформаций (прогибов, вмятин и т.п.) допускается применять вместо проволоки металлическую линейку, прикладываемую к элементу конструкции.

Отклонение металлической конструкции в целом или отдельных ее элементов от вертикали следует выявлять с помощью отвеса и уровня с измерением максимального значения отклонения линейкой, рулеткой и т.п. или геодезической съемкой.

Отклонения металлических конструкций от проектного положения в плане необходимо определять, как правило, геодезической съемкой. Допускается определять смещение конструкции в плане с помощью проволоки, линейки, рулетки и т.п.

Ширину раскрытия трещин в металле следует определять с помощью градуированной лупы или мерительного микроскопа.

Обнаруженные отступления от проекта, дефекты и повреждения должны быть отражены в специальных ведомостях и схемах. Ведомости дефектов должны быть составлены по отдельным видам конструкции (фермы, колонны, балки и т.д.) с указанием местоположения дефекта (наименование стержня панели, расстояние до узла и т.п.). Ведомости должны содержать специальные схемы, дефекты должны быть детально описаны и зафиксированы с указанием размеров, характеризующих их.

Методы усиления металлических конструкций при реконструкции

При недостаточной несущей способности отдельных элементов, конструкций или зданий и сооружений производится их усиление, при этом, так же как и при конструкциях из других материалов, необходимо предусмотреть минимальные потери из-за остановок технологического цикла.

Элементы сварных конструкций, испытывающие растяжение, сжатие или изгиб, могут быть усилены увеличением сечений путем приварки новых дополнительных деталей.

Несущая способность элемента при этом возрастает с увеличением его сечения или жесткости. Однако нагрев элемента в процессе сварки может снижать его несущую способность.

Степень снижения зависит от режима сварки, толщины и ширины элемента, направления сварки.

Для продольных швов снижение прочности не превышает 15%. для поперечных может достигать 40%.

Поэтому наложение швов поперек элемента при его усилении под нагрузкой категорически запрещается.

Эффективным средством усиления сжатых стальных стержней является применение предварительно напряженных телескопических труб и элементов из других жестких профилей.

Сущность способа (рис. 1) заключается в том, что разгружающая предварительно напряженная стойка состоит из двух труб требуемого диаметра, причем внутренняя труба сжата, а наружная растянута.

Этот способ может применяться также при усилении внецентренно сжатых элементов.

Эффективным способом увеличения жесткости каркасов промышленных зданий является устройство предварительно напряженных тяжей и оттяжек.

Однако оттяжки требуют массивных анкерных устройств, увеличения площади застройки, а также они увеличивают сжимающие усилия в колоннах.

Более эффективны тяжи, которые крепятся к соседним устойчивым зданиям.

Натяжение таких затяжек осуществляют механическим, электротермическим или комбинированным способом, а контроль эффективности усиления — по уменьшению смещений верхних узлов каркаса при горизонтальных нагрузках.

Повышения жесткости продольных и поперечных рам возможно добиться установкой крестовых диагональных жестких связей, а когда это невозможно, — жестких распорок (ригелей) в сочетании с диагональными раскосами.

Эффективный способ увеличения прочности и жесткости металлических ригелей — подведение под них прокатных или сварных балок с приваркой под нагрузкой в нагретом состоянии.

При ограниченных габаритах помещений усиливающую балку устанавливают сверху, вскрывают пол и приваривают ее к верхней полке усиливаемого ригеля в предварительно напряженном состоянии.

Усиливающие балки в первом и во втором случаях заводят и жестко закрепляют в узлах рамы.

Повышения несущей способности стропильных балок и ригелей перекрытия возможно добиться устройством сплошного железобетонного настила, жестко связанного с верхним поясом балки.

В этом случае жесткость ригеля существенно повышается, и его можно рассматривать как тавровую железобетонную балку с жесткой арматурой.

Наиболее часто требуют усиления сжатые стальные элементы. Традиционным способом их усиления является увеличение сечения приваркой полос, уголков и других элементов без предварительного напряжения.

Однако такой способ усиления обладает существенным недостатком: элементы усиления поздно включаются в работу, приварка этих элементов вызывает в сжатых стойках дополнительные деформации, что снижает эффективность усиления.

Поэтому традиционные способы усиления применяют, если временная нагрузка на стойки составляет не менее 40 % от постоянной и во время выполнения работ по усилению она отсутствует.

Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной длины, при этом следует стремиться к максимальному увеличению радиусов инерции сечения (рис. 2). При выполнении усиления нагрузка на стойке не должна превышать 60-60 % расчетной.

Усиление металлических балок осуществляют увеличением сечения, при этом необходимо выполнить их разгрузку не менее чем на 60 % или установить временные дополнительные опоры.

При проектировании усиления необходимо придерживаться следующих технологических правил: объем сварки должен быть минимальным, сварные швы следует располагать в удобных доступных местах, необходимо избегать потолочной сварки, сначала надо усиливать нижний пояс, а затем верхний, что исключает прогиб балки в момент усиления.

Усиление стальных ферм осуществляют подведением новых конструкций, введением дополнительных элементов решетки, изменением схемы конструкции и увеличением сечений отдельных элементов.

Выбор того или иного способа усиления зависит от причин, вызвавших усиление стропильных конструкций.

Подведение новых конструкций осуществляют в том случае, если другие способы усиления не дают требуемого эффекта и если по условиям производства допустима установка дополнительных промежуточных стоек.

Дополнительные элементы решетки вводятся для уменьшения гибкости стержней в плоскости фермы, для усиления верхнего пояса фермы на местный изгиб, а также для увеличения жесткости и несущей способности фермы в целом.

Усиление нижнего пояса осуществляют, как правило, увеличением его сечения.

Верхний пояс усиливают шпренгельной решеткой. Дополнительную перекрестную решетку устанавливают для повышения несущей способности и жесткости фермы в целом.

В этом случае ферма превращается в статически неопределимую систему и возникает опасность перераспределения усилий в элементах решетки (растянутые элементы испытывают сжимающие усилия, и наоборот). Поэтому иногда возникает необходимость дополнительного усиления отдельных элементов решетки.