Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
files.stroyinf.ru При недостаточной несушей способности отдельных элементов конструкций производят их усиление (табл. 1). Таблица 1 Классификация методов усиления металлических конструкций Введение дополнительных ненапрягаемых элементов Увеличение поперечного сечения усиливаемого элемента Введение дополнительных стержней в решетчатых конструкциях: шпренгельных элементов связей, раскосов, стоек Введение предварительно напряженных гибких элементов Введение затяжек в балочных конструкциях Постановка оттяжек и гибких связей Надстройка висячих и вантовых систем Введение предварительно напряженных жестких элементов Установка диагональных раскосов Установка телескопических труб Усиление косыми стойками Установка шпренгелей Подведение дополнительных разгружающих конструкций Подведение колонн Подведение балочных конструкций Усиление стыковых соединений конструкций и их элементов Усиление сварных швов увеличением их длины Усиление сварных швов увеличением их толщины Постановка дополнительных болтов Сжатые стальные стержни усиливают, применяя предварительно напряженные телескопические трубы и элементы из других жестких профилей (рис. 19.) Рис. 19. Усиление предварительно напряженной стойкой: 1 — предварительно напряженная стойка; 2 — сварной шов; 3 — накладки. Сущность способа: разгружающая предварительно напряженная стойка состоит из двух труб требуемого диаметра, причем внутренняя труба сжата, а наружная растянута. Достигается это следующим способом: наружную трубу устанавливают в горизонтальное положение, с одного конца трубы приваривают фланец с центральным отверстием диаметром 30-40 мм, с другого торца на расстоянии 2 и 3 м строго по оси наружной трубы устанавливают внутреннюю трубу чуть меньшего диаметра, чтобы она могла с небольшим зазором входить в наружную. Затем газовыми горелками производят нагрев наружной трубы до расчетного удлинения, вводят в нее внутреннюю трубу и обваривают по всему периметру свободного торца. Сокращаясь при остывании, наружная труба обжимает внутреннюю. В таком виде предварительно напряженный элемент устанавливают рядом с усиливаемой стойкой и плотно подклинивают под усиливаемую конструкцию. Наружную трубу разрезают двумя газовыми горелками в нижней части по окружности, освобождая усилие предварительногонапряжения во внутренней трубе. Удлиняясь, она разгружает рядом стоящую стойку. Затем наружная труба заваривается и воспринимает часть добавочной нагрузки на стойку (колонну) после усиления. Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной длины (нагрузка на стойку не должна превышать 50—60% от расчетной). Присоединение элементов выполняется сваркой. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами показаны на рис. 20. Рис. 20. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами. УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БАЛОК Осуществляют увеличением сечения (выполняют их разгрузку не менее чем на 60% или устанавливают временные дополнительные опоры). При проектировании усиления металлических балок необходимо придерживаться следующих технологических правил: - объем сварки должен быть минимальным; - сварные швы следует располагать в доступных местах; - необходимо по возможности избегать потолочной сварки; - в начале производится усиление нижнего пояса, а затем верхнего. Наиболее простой способ усиления с помощью симметричных накладкок показан на рис. 21. Рис. 21. Схемы усиления балок симметричными накладками При этом способе возникает необходимость в большом объеме потолочной сварки. При большой ширине нижней накладки можно избежать потолочных швов, однако ширина ее не должна превышать 50δ, в противном случае возникает значительная концентрация напряжений по кромкам балки. Проверку прочности и устойчивости усиленной балки производят, как для цельного сечения. Для повышения местной устойчивости локальных участков стенки балки устанавливают на этих участках короткие ребра жесткости, окаймляя их продольными ребрами. Эффективным способом усиления сплошных балок являются натяжные устройства, которые обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек. Такие способы позволяют регулировать усилие предварительного напряжения в нижнем поясе балки. При завышении нагрузки на балку приваривают на стенке двутавра (если можно — на полке) плоские металлические накладки, балки очищают от коррозии, наносят защитное покрытие, как показано на рис. 22. Рис. 22. Усиление балок плоскими накладками Если применена балка нерасчетного сечения, то её усиливают обетонированием, как показано на рис. 23. Рис. 23. Усиление балки обетонированием К существующей балке приваривается арматура (продольные стержни и хомуты), устанавливается опалубка и укладывается бетон. После снятия опалубки наносится слой раствора торкретированием. Если нарушена заделка балок на опорах (в стенах), их усиливают постановкой шпренгелей, как показано на рис. 24. Рис. 24. Усиление балки шпренгелем К нижней полке балки приваривают тяж из арматурной стали, по середине длины вставляют и закрепляют распорку, создающую предварительное напряжение в тяже — шпренгеле. Конструкцию очищают от продуктов коррозии и наносят защитное покрытие. Стенки балок усиливают короткими ребрами жесткости, сплошные балки усиливают, натяжными устройствами регулируют усиление предварительного напряжения в нижнем поясе балки. Усиление ферм осуществляют подведением новых конструкций, введением дополнительных элементов решетки, изменением конструкции и увеличением сечений отдельных элементов (выбор зависит от причин, вызвавших усиление). Усиления верхнего пояса ферм можно добиться за счет включения в его работу железобетонных плит покрытия. Погнутость стержней решетки исправляют увеличением сечения решетки, или устанавливают предварительно напряженные элементы, увеличивают несущую способность — установкой третьего пояса (шпренгельной системы) в пределах высоты фермы или путем его закрепления в нижних опорных узлах, а также надстройкой висячих (вантовых) систем. Усиление соединений сварных швов выполняют увеличением их длины. Наращивание швов производят электродами Э-42, Э-42А диаметром не менее 4 мм при силе тока 220 А со скоростью, при которой за один проход размер катета не превышает 8 мм. Усиление заклепочных соединений осуществляют высокопрочными болтами с предварительным напряжением. studfiles.net При недостаточной несушей способности отдельных элементов конструкций производят их усиление (табл. 1). Таблица 1 Классификация методов усиления металлических конструкций Введение дополнительных ненапрягаемых элементов Увеличение поперечного сечения усиливаемого элемента Введение дополнительных стержней в решетчатых конструкциях: шпренгельных элементов связей, раскосов, стоек Введение предварительно напряженных гибких элементов Введение затяжек в балочных конструкциях Постановка оттяжек и гибких связей Надстройка висячих и вантовых систем Введение предварительно напряженных жестких элементов Установка диагональных раскосов Установка телескопических труб Усиление косыми стойками Установка шпренгелей Подведение дополнительных разгружающих конструкций Подведение колонн Подведение балочных конструкций Усиление стыковых соединений конструкций и их элементов Усиление сварных швов увеличением их длины Усиление сварных швов увеличением их толщины Постановка дополнительных болтов Сжатые стальные стержни усиливают, применяя предварительно напряженные телескопические трубы и элементы из других жестких профилей (рис. 19.) Рис. 19. Усиление предварительно напряженной стойкой: 1 — предварительно напряженная стойка; 2 — сварной шов; 3 — накладки. Сущность способа: разгружающая предварительно напряженная стойка состоит из двух труб требуемого диаметра, причем внутренняя труба сжата, а наружная растянута. Достигается это следующим способом: наружную трубу устанавливают в горизонтальное положение, с одного конца трубы приваривают фланец с центральным отверстием диаметром 30-40 мм, с другого торца на расстоянии 2 и 3 м строго по оси наружной трубы устанавливают внутреннюю трубу чуть меньшего диаметра, чтобы она могла с небольшим зазором входить в наружную. Затем газовыми горелками производят нагрев наружной трубы до расчетного удлинения, вводят в нее внутреннюю трубу и обваривают по всему периметру свободного торца. Сокращаясь при остывании, наружная труба обжимает внутреннюю. В таком виде предварительно напряженный элемент устанавливают рядом с усиливаемой стойкой и плотно подклинивают под усиливаемую конструкцию. Наружную трубу разрезают двумя газовыми горелками в нижней части по окружности, освобождая усилие предварительногонапряжения во внутренней трубе. Удлиняясь, она разгружает рядом стоящую стойку. Затем наружная труба заваривается и воспринимает часть добавочной нагрузки на стойку (колонну) после усиления. Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной длины (нагрузка на стойку не должна превышать 50—60% от расчетной). Присоединение элементов выполняется сваркой. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами показаны на рис. 20. Рис. 20. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами. УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ БАЛОК Осуществляют увеличением сечения (выполняют их разгрузку не менее чем на 60% или устанавливают временные дополнительные опоры). При проектировании усиления металлических балок необходимо придерживаться следующих технологических правил: - объем сварки должен быть минимальным; - сварные швы следует располагать в доступных местах; - необходимо по возможности избегать потолочной сварки; - в начале производится усиление нижнего пояса, а затем верхнего. Наиболее простой способ усиления с помощью симметричных накладкок показан на рис. 21. Рис. 21. Схемы усиления балок симметричными накладками При этом способе возникает необходимость в большом объеме потолочной сварки. При большой ширине нижней накладки можно избежать потолочных швов, однако ширина ее не должна превышать 50δ, в противном случае возникает значительная концентрация напряжений по кромкам балки. Проверку прочности и устойчивости усиленной балки производят, как для цельного сечения. Для повышения местной устойчивости локальных участков стенки балки устанавливают на этих участках короткие ребра жесткости, окаймляя их продольными ребрами. Эффективным способом усиления сплошных балок являются натяжные устройства, которые обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек. Такие способы позволяют регулировать усилие предварительного напряжения в нижнем поясе балки. При завышении нагрузки на балку приваривают на стенке двутавра (если можно — на полке) плоские металлические накладки, балки очищают от коррозии, наносят защитное покрытие, как показано на рис. 22. Рис. 22. Усиление балок плоскими накладками Если применена балка нерасчетного сечения, то её усиливают обетонированием, как показано на рис. 23. Рис. 23. Усиление балки обетонированием К существующей балке приваривается арматура (продольные стержни и хомуты), устанавливается опалубка и укладывается бетон. После снятия опалубки наносится слой раствора торкретированием. Если нарушена заделка балок на опорах (в стенах), их усиливают постановкой шпренгелей, как показано на рис. 24. Рис. 24. Усиление балки шпренгелем К нижней полке балки приваривают тяж из арматурной стали, по середине длины вставляют и закрепляют распорку, создающую предварительное напряжение в тяже — шпренгеле. Конструкцию очищают от продуктов коррозии и наносят защитное покрытие. Стенки балок усиливают короткими ребрами жесткости, сплошные балки усиливают, натяжными устройствами регулируют усиление предварительного напряжения в нижнем поясе балки. Усиление ферм осуществляют подведением новых конструкций, введением дополнительных элементов решетки, изменением конструкции и увеличением сечений отдельных элементов (выбор зависит от причин, вызвавших усиление). Усиления верхнего пояса ферм можно добиться за счет включения в его работу железобетонных плит покрытия. Погнутость стержней решетки исправляют увеличением сечения решетки, или устанавливают предварительно напряженные элементы, увеличивают несущую способность — установкой третьего пояса (шпренгельной системы) в пределах высоты фермы или путем его закрепления в нижних опорных узлах, а также надстройкой висячих (вантовых) систем. Усиление соединений сварных швов выполняют увеличением их длины. Наращивание швов производят электродами Э-42, Э-42А диаметром не менее 4 мм при силе тока 220 А со скоростью, при которой за один проход размер катета не превышает 8 мм. Усиление заклепочных соединений осуществляют высокопрочными болтами с предварительным напряжением. studfiles.net Подведение стальных балок под железобетонные балки или плиты — довольно распространенный прием усиления. Основан он на принципе частичного разгружения — стальная балка является дополнительной (упругой) опорой и берет на себя часть полезной нагрузки. Однако эффективность такого усиления, как правило, невелика. Сечения стальных балок проектировщики зачастую подбирают простым суммированием несущих способностей усиливаемой и усиливающей балок: если существующая балка (плита) в состоянии воспринимать только часть расчетного изгибающего момента М, то сечение стальной балки подбирают из условия восприятия недостающей части. Такой подход ошибочен по двум причинам. Во-первых, стальная балка включается в работу не с самого начала, а со времени приложения дополнительной нагрузки. Чем меньше разгружена железобетонная балка (плита), тем менее эффективно работает стальная балка (см. вопрос 6.3). Во-вторых, доли совместно воспринимаемой нагрузки определяются не несущими способностями сечений, а совместными деформациями (прогибом f). Поэтому дополнительная нагрузка распределяется пропорционально жесткостям существующей и усиливающей конструкций. Поясним на примере (рис. 52). Железобетонная балка пролётом 6 метров имеет жесткость 81000 кН·м2 (при отсутствии трещин) и в состоянии воспринимать 80% расчетного изгибающего момента М = 290 кН·м. До начала усиления нагрузка на балку снижена наполовину, т.е. изгибающий момент в ней составляет 145 кН·м. Следовательно, из оставшейся половины изгибающего момента 30%М (ΔМb = 87 кН·м) должна воспринять железобетонная балка, а 20%M (Ms = 58 кН·м) - стальная. Поскольку прогибы балок одинаковы (fb = fs), пропорционально этим моментам должны быть и жесткости балок: ΔMb/Bb = Мs/Вs' откуда Bs/Bb = 2/3, т. е. жесткость стальной балки Bs = 54000 кН ·м2. Этой жесткости соответствует прокатный двутавр № 45, напряжения в котором при действии воспринимаемого им момента 58 кН·м составят 47 МПа, т. е. всего 1/5 расчетного сопротивления стали марки С235. Чем большая часть нагрузки снята с железобетонной балки до начала усиления, тем меньшее сечение потребуется для усиливающей балки и тем эффективнее она будет работать. Но даже при полном снятии нагрузки напряжения в последней (двутавр № 33а) составят всего 110 МПа. Из приведенного примера видно, насколько неэффективно используется несущая способность усиливающей балки даже при самом раннем включении ее в работу. Правда, стальная балка будет нагружаться более интенсивно после образования трещин в железобетонной балке, когда жесткость последней заметно снижается. Однако строгий расчет их совместной работы затруднителен, а его результаты могут оказаться далекими от фактической работы. Чтобы повысить эффективность работы стальных усиливающих балок, нужно создать предварительное напряжение: усиливающую (стальную) балку частично нагрузить, а усиливаемую (железобетонную) частично разгрузить — еще до того, как будет приложена дополнительная внешняя нагрузка. Выполнить предварительное напряжение можно разными способами. Один из них — оттянуть стальную балку книзу (прогнуть) с помощью подвешенных грузов, а в образовавшиеся между ней и железобетонной балкой зазоры вставить металлические распорки (пластины или пакеты из листов). После снятия грузов стальная балка стремится вернуться в исходное состояние (выпрямиться), но железобетонная этому препятствует. В результате, усиливающая балка нагружена силами, направленными сверху вниз, в усиливаемая — теми же силами, направленными снизу вверх (рис. 53). Правда, при этом часть преднапряжения стальной балки теряется (см. следующий вопрос). Потери напряжений можно исключить, если подобную операцию осуществлять с помощью гидродомкратов, устанавливаемых на усиливающую балку, с контролем усилий в них по манометру. При таком способе происходит одновременный выгиб железобетонной балки и прогиб стальной. Более простой способ — использование вместо домкратов натяжных или упорных болтов, усилия в которых контролируются по величине взаимного смещения f (суммы выгиба и прогиба) железобетонной и стальной балок (рис. 54). Здесь не были упомянуты потери от обмятия контактных поверхностей, неизбежные при любом преднапряжении. При проектировании усиления их принимают обычно равными 20% начальной величины преднапряжения. Приведенный пример показывает, что усиление можно выполнять и без разгружения железобетонной конструкции, если создать в ней усилия обратного знака за счет предварительного напряжения усиливающей конструкции. studfiles.net Подкрановые балки в процессе эксплуатации подвергаются сложным по сочетании нагрузкам и, как правило, изнашиваются быстрее других конструкций здания. Усиление подкрановых балок Необходимость усиления подкрановых балок возникает, как правило, при появлении и накоплении в них недопустимых повреждений коррозионного, механического или усталостного характера. Усиление подкрановых балок может осуществляться теми же способами, которые применяются при усилении металлических балок и прогонов работающих на изгиб: - изменения конструктивной схемы; - увеличения площади сечения; - местного усиления. Изменение конструктивной схемы может быть выполнено: - подведением дополнительных опор или подкосов; - превращением статически определимых однопролетных балочных систем в неразрезные многопролетные; - введением новых стержневых элементов для изменения статической схемы и превращением ее в шпренгельную систему; - предварительным напряжением конструкции. Подведение и установки дополнительных опор или подкосов позволяет уменьшить величину пролета и за счет этого повысить несущую способность подкрановых балок в 2-4 раза и ликвидировать прогибы. Этот способ усиления возможен при наличии свободного пространства под усиливаемой конструкцией, а также при аварийном усилении. Установку стационарных дополнительных опор необходимо осуществлять на самостоятельный фундамент. Превращение статически определимых однопролетных подкрановых балок в неразрезные многопролетные повышает несущую способность усиливаемой системы на 15-20%. Процесс усиления должен производиться при полной или частичной разгрузке усиливаемой подкрановой балки (рис.3.34). Рис.3.34. Усиление подкрановых балок преобразованием их в неразрезные конструкции 1 – усиливаемая балка; 2 – металлические пластины, жестко привариваемые к концам усиливаемой конструкции Наиболее эффективными являются варианты усиления подкрановых балок превращением их в шпренгельные системы и предварительно напряженными высокопрочными затяжками, приведенными на рис.3.35. Шпренгельные системы изготавливаются треугольными, трапециидальными и с ломанным поясом. Передача усилий от подкрановых балок на треугольный шпренгель передается через вертикальную стойку, установленную в середине пролета, а в трапециидальных шпренгелях - через две стойки, которые размещают в местах перелома шпренгельного пояса и которые позволяют более равномерно воспринимают нагрузку. В местах передачи усилий в балках устанавливают элементы усиления в виде поперечных ребер, которые препятствуют местному изгибу стенки балки. Предварительно напряженные высокопрочные затяжки, как правило, устанавливают вдоль нижнего пояса подкрановых балок. Благодаря натяжению затяжек создается изгибающий момент, противоположный по знаку моменту от постоянных и временных нагрузок, что обеспечивает усиление подкрановых балок. Затяжки могут иметь прямолинейное и ломаное очертание. В первом случае натяжения затяжки осуществляется с помощью натяжных муфт, а во втором - с помощью распорок и стяжных хомутов. Рис.3.35. Усиление подкрановых балок шпренгельными системами (а) и предварительно напряженными высокопрочными затяжками (б) 1- вариант натяжения затяжки с помощью стяжных хомутов; 2- вариант натяжения затяжки с помощью распорок Усиление подкрановых металлических балок способом увеличения площади сечения производят путем прикрепления на сварке или болтах к полкам или стенке балок элементов усиления в виде труб, прокатных уголков или стальных пластин (рис.3.37). Для эффективного использования металла элементы усиления целесообразно располагать симметрично. При небольшом (до10 т) увеличении крановых нагрузок усиливается только верхний пояс подкрановой балки, а при большом - верхний и нижний пояса. При недостаточной прочности и устойчивости стенки осуществляют усиление стенки и нижнего пояса балки. Рис.3.37. Усиление подкрановых металлических балок способом увеличения сечений 1- усиливаемый элемент; 2- элемент усиления; 3- ребро жесткости Насколько эффективно усиление стальными балками? Усиление металлических балок
Пособие к СНиП II-23-81* «Пособие по проектированию усиления стальных конструкций»
Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК "Трансстрой"СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФорма Усиление металлических конструкций
Усиление сжатых стоек, балок, ферм, соединений
Усиление металлических конструкций
Усиление сжатых стоек, балок, ферм, соединений
Насколько эффективно усиление стальными балками?
6.7. Как повысить эффективность усиления изгибаемых элементов стальными балками?
Усиление металлических подкрановых балок
Похожие статьи:
poznayka.org
Насколько эффективно усиление стальными балками?
Подведение стальных балок под железобетонные балки или плиты — довольно распространенный прием усиления. Основан он на принципе частичного разгружения — стальная балка является дополнительной (упругой) опорой и берет на себя часть полезной нагрузки. Однако эффективность такого усиления, как правило, невелика. Сечения стальных балок проектировщики зачастую подбирают простым суммированием несущих способностей усиливаемой и усиливающей балок: если существующая балка (плита) в состоянии воспринимать только часть расчетного изгибающего момента М, то сечение стальной балки подбирают из условия восприятия недостающей части.
Такой подход ошибочен по двум причинам. Во-первых, стальная балка включается в работу не с самого начала, а со времени приложения дополнительной нагрузки. Чем меньше разгружена железобетонная балка (плита), тем менее эффективно работает стальная балка (см. вопрос 6.3). Во-вторых, доли совместно воспринимаемой нагрузки определяются не несущими способностями сечений, а совместными деформациями (прогибом f). Поэтому дополнительная нагрузка распределяется пропорционально жесткостям существующей и усиливающей конструкций.
Поясним на примере (рис. 52). Железобетонная балка пролётом 6 метров имеет жесткость 81000 кН·м2 (при отсутствии трещин) и в состоянии воспринимать 80% расчетного изгибающего момента М = 290 кН·м. До начала усиления нагрузка на балку снижена наполовину, т.е. изгибающий момент в ней составляет 145 кН·м. Следовательно, из оставшейся половины изгибающего момента 30%М (ΔМb = 87 кН·м) должна воспринять железобетонная балка, а 20%M (Ms = 58 кН·м) - стальная. Поскольку прогибы балок одинаковы (fb = fs), пропорционально этим моментам должны быть и жесткости балок: ΔMb/Bb = Мs/Вs' откуда Bs/Bb = 2/3, т. е. жесткость стальной балки Bs = 54000 кН ·м2. Этой жесткости соответствует прокатный двутавр № 45, напряжения в котором при действии воспринимаемого им момента 58 кН·м составят 47 МПа, т. е. всего 1/5 расчетного сопротивления стали марки С235. Чем большая часть нагрузки снята с железобетонной балки до начала усиления, тем меньшее сечение потребуется для усиливающей балки и тем эффективнее она будет работать. Но даже при полном снятии нагрузки напряжения в последней (двутавр № 33а) составят всего 110 МПа.
Из приведенного примера видно, насколько неэффективно используется несущая способность усиливающей балки даже при самом раннем включении ее в работу. Правда, стальная балка будет нагружаться более интенсивно после образования трещин в железобетонной балке, когда жесткость последней заметно снижается. Однако строгий расчет их совместной работы затруднителен, а его результаты могут оказаться далекими от фактической работы.
6.7. Как повысить эффективность усиления изгибаемых элементов стальными балками?
Чтобы повысить эффективность работы стальных усиливающих балок, нужно создать предварительное напряжение: усиливающую (стальную) балку частично нагрузить, а усиливаемую (железобетонную) частично разгрузить — еще до того, как будет приложена дополнительная внешняя нагрузка.
Выполнить предварительное напряжение можно разными способами. Один из них — оттянуть стальную балку книзу (прогнуть) с помощью подвешенных грузов, а в образовавшиеся между ней и железобетонной балкой зазоры вставить металлические распорки (пластины или пакеты из листов). После снятия грузов стальная балка стремится вернуться в исходное состояние (выпрямиться), но железобетонная этому препятствует. В результате, усиливающая балка нагружена силами, направленными сверху вниз, в усиливаемая — теми же силами, направленными снизу вверх (рис. 53). Правда, при этом часть преднапряжения стальной балки теряется (см. следующий вопрос).
Потери напряжений можно исключить, если подобную операцию осуществлять с помощью гидродомкратов, устанавливаемых на усиливающую балку, с контролем усилий в них по манометру. При таком способе происходит одновременный выгиб железобетонной балки и прогиб стальной. Более простой способ — использование вместо домкратов натяжных или упорных болтов, усилия в которых контролируются по величине взаимного смещения f (суммы выгиба и прогиба) железобетонной и стальной балок (рис. 54).
Здесь не были упомянуты потери от обмятия контактных поверхностей, неизбежные при любом преднапряжении. При проектировании усиления их принимают обычно равными 20% начальной величины преднапряжения.
Приведенный пример показывает, что усиление можно выполнять и без разгружения железобетонной конструкции, если создать в ней усилия обратного знака за счет предварительного напряжения усиливающей конструкции.
studfiles.net
Усиление металлических прогонов и балок в балочных клетках — КиберПедия
Усиление металлических балок и прогонов может быть местным и общим. Местное усиление осуществляется с помощью металлических накладок, ребер, обетонирования и т.д., а общее – путем установки шпренгелей, затяжек или жесткого опорного закрепления.
Наиболее простым способом усиления металлических балок и прогонов является увеличение их сечения на участках наибольших напряжений с помощью приварки или крепления на высокопрочных болтах специальных усиливаемых элементов из прокатных профилей (уголков, труб, швеллеров и двутавров), варианты которых приведены на рис.3.10.
Наиболее рациональны схемы двустороннего усиления балок, не приводящие к значительному смещению центра тяжести сечения (рис.3.10, а).
В случаях, когда усиление верхнего пояса по схеме (рис.3.10, а ) связано с необходимостью частичного или полного демонтажа настила, возможно выполнить усиление по типу схем (рис.3.10, б-г). Недостатком схем (рис.3.10, б-г) является большой объем сварочных работ, связанных с наложением потолочных швов, и значительное ослабление сечений при сварке под нагрузкой. Кроме того, эти схемы связаны с трудоемкими операциями по обрезке и надставке ребер жесткости (рис.3.10, в, г; детали Б и В).
Рис.3.10. Варианты усиления изгибаемых элементов путем увеличения сечения
а-г - схемы двустороннего усиления; д-ж - то же, одностороннего усиления; 1- существующее ребро жесткости; 2- линия обреза ребра; 3- надставка ребра
К несимметричному одностороннему усилению по схеме (рис.3.6, д) прибегают в тех случаях, когда двустороннее усиление экономически и технически нецелесообразно. Несимметричное одностороннее усиление обычно осуществляют с помощью швеллеров, тавров и двутавров по типу схем (рис.3.10, е-ж). Недостатком такого усиления является сложность прикрепления элементов усиления с помощью потолочных швов или высокопрочных болтов. Кроме того, такой способ усиления связан с необходимостью предварительного выгиба прокатных элементов усиления в соответствии с формой изгиба усиливаемых балок, а поэтому при усилении под нагрузкой требует применения мощных домкратов или иных натяжных устройств.
Для повышения местной устойчивости и недостаточной несущей способности участков стенок балок устанавливают на этих участках короткие поперечные, продольные или наклонные ребра жесткости, ограничивая их продольными ребрами (рис.3.11).
Рис.3.11. Схемы местного усиления стенок двутавровых балок
1-дополнительные накладки; 2-5 дополнительные поперечные, продольные и наклонные ребра
Дополнительные ребра к стенке балки можно прикреплять с помощью высокопрочных болтов, прерывистых или сплошных сварных швов. Сварные соединения более технологичны, но приводят к ослаблению сечения усиливаемого элемента в процессе сварки.
Достаточно простым и эффективным способом усиления металлических балок является преобразование разрезных балок в неразрезные многопролетные (рис.3.13).
Он выполняется без увеличения строительной высоты, но требует свободного доступа к узлам сопряжения. Преобразование осуществляется путем жесткого крепления (сварка) внутренней и наружной стороны полок металлическими пластинами (рис.3.13, а). Металлические накладки должны заходить на каждый элемент не менее чем на 100 мм от стыка. При этом способе в балках и прогонах возникает изгибающий момент меньшей величины, что способствует повышению несущей способности усиливаемых конструкций (рис.3.13, б ).
Рис.3.13. Схема усиления металлических балок путем замены шарнирной заделки на жесткую
а)- схема усиления; б)- изгибающие моменты; 1- элемент усиления
Более эффективным способом повышения несущей способности металлических балок (прогонов) является изменение их конструктивной схемы за счет установки в пролете балки дополнительной опоры (рис.3.14, а) или дополнительных усиливающих элементов в виде подкосов (рис.3.14, б).
Рис.3.14. Усиление балок установкой дополнительных опор (а) или подкосов (б):
1- усиливаемая балка; 2- колонна; 3- дополнительная опора; 4- элемент усиления; 5- подкос
В этих случаях уменьшается величина пролета балок с превращением их в многократно статически неопределимые системы и значительно увеличивается несущая способность усиливаемых конструкций. Усиление по схеме (рис. 3.14, а) связано с постановкой в пролете балки дополнительной опоры, но применять такой способ не всегда допустимо по технологическим причинам. Установка подкосов более целесообразно, так как не загораживает центр пролета и не нуждается в устройстве дополнительного фундамента (рис. 3.14, б).
Наряду с дополнительными опорами и длинными подкосами для усиления металлических балок применяют подвески, короткие подкосы, и кронштейны, за счет установки которых также уменьшается величина пролета балок (рис. 3.15).
Для подкосов и кронштейнов рекомендуется устраивать предварительное напряжение, которое может осуществляться за счет стяжных устройств (рис.3.15, б) или оттяжки консолей кронштейнов путем подвески к ним монтажных пригрузов с последующей постановкой прокладок (рис.3.15 в). Изменяя величину пригрузов, можно регулировать величину предварительного напряжения в кронштейнах.
Рис. 3.15. Усиление металлических балок постановкой подкосов(а, б, г), подвесок (в) и кронштейнов (д)
1- подкосы; 2- существующие колонны; 3- подвески; 4- стяжные устройства; 5- кронштейны
В усиливаемых балках для получения желаемого распределения моментов и поперечных сил рекомендуется регулировать усилия за счет выбора мест установки дополнительных опор или поперечных балок, как это показано на рис.3.16. Увеличение количества дополнительных опор в значительной мере снижает величину изгибающего момента в пролетах с возникновением его на опорах.
Рис.3.12. Расчетные схемы и схемы усиления балок при введении дополнительных опор (а) и поперечных балок (б)
1-усиливаемые конструкции; 2- существующие опоры; 3- дополнительные опоры
Значительного повышения несущей способности металлических балок и прогонов можно достичь путем подведения под нижний пояс дополнительных усиливаемых элементов или превращения их в шпренгельные системы (рис.3.13).
Рис.3.13. Усиление металлических балок установкой дополнительных усиливаемых элементов (а, б, в, г) или превращением их в шпренгельные системы (д, е, ж)
1– усиливаемый элемент; 2 - 3 – шпренгель
Эти приемы рекомендуется применять при недостаточной жесткости конструкций и отсутствия ограничений в габаритах цеха. Усиление возможно выполнять как без нагрузки, так и под нагрузкой, с предварительным напряжением шпренгельной системы и без него. В качестве дополнительных элементов используют, как правило, прокатные профили, которые прикрепляют к стенке (рис.3.13, а), полке (рис.3.13, в) или с помощью уголковых подвесок (рис.3.13, б) к усиливаемой балке. Шпренгельные системы устраивают треугольного или трапецеидального вида, прикрепляя их к стенке или нижнему поясу усиливаемых балок (рис.3.13, е,ж). В местах установки шпренгельных систем с целью обеспечения местной устойчивости стенок балок необходимо устраивать вертикальные ребра жесткости, как это показано на рис.3.13, е -ж.
Создание предварительного напряжения в металлических балках (прогонах) обычно устраивается с помощью стальных затяжек, изготовленных из круглой стали, которые устанавливают попарно на 5-10 см ниже или выше полок балок или прогонов, приваривая одни концы к полкам, а другие – к стяжным болтам (рис.3.14).
Рис.3.14. Усиление металлического прогона предварительным напряжением
1 – металлический прогон; 2 –металлический упор; 3 – затяжка из круглой стали; 4 – болт с гайкой для предварительного натяжения затяжки; 5 – бетонная заделка; 6 – упор из круглой стали
Это конструктивно удобный и эффективный метод усиления, который может осуществляться под нагрузкой и без нагрузки. Предварительное напряжение в затяжках обеспечивают с помощью натяжных болтов и тарированных гайковертов, которые создают заданное усилие.
Зазор между полками балок или прогонов и затяжкой образуется за счет металлических упоров из уголков или круглой стали, привариваемых к нижним или верхним полкам усиливаемых конструкций на расстоянии 1 м от опор.
Эффективным способом усиления сплошных балок является распорное устройство, выполненное в виде сектора с гнездами, образующими с осью разрезные шарниры, расположенные между скошенными торцами распираемых балок (рис.3.15).
В результате в нижних поясах балок возникают продольные усилия S, выгибающие балку вверх и уменьшающие величину изгибающего момента. Распорные устройства обеспечивают стабильную величину предварительного напряжения, не зависящую от податливости анкеров и вытяжки затяжек.
Рис.3.15. Схема распорного устройства
1- усиливаемая балка; 2- шарнир; 3- упоры; 4- сектор; 5- трос; 6- груз
Для компенсации продольных усилий нижних поясов балок необходимо в крайних пролетах установить новые связи (рис.3.16).
Рис.3.16. Усиление металлических балок с помощью распорного устройства
1- усиливаемая конструкция; 2- распорное устройство; 7- новые связи
Усиление большепролетных балок можно осуществить с помощью введения поддерживающих арочных систем, которые могут иметь ломанный или полукруглый профиль (рис.3.17). В местах передачи нагрузки от большепролетных балок на арочные системы должны устанавливаться дополнительные элементы усиления стенок в виде вертикальных ребер жесткости, которые крепятся с двух сторон стенки и не доводятся до верхнего пояса балок.
Арочные системы опираются и передают нагрузку на фундаменты смежных колонн, поэтому такой способ может потребовать усиления фундаментов из-за возникающих распорных усилий.
Рис.3.17. Усиление большепролетных балок введением арочных систем с ломанным (а) и полукруглым профилем (б)
1- усиливаемая балка; 2- колонна; 3- поддерживающая арочная система
Эффективным методом усиления металлических балок больших пролетов является устройство над усиливаемой конструкцией тросовых систем (рис.3.18). Этот метод применяется при возможности свободного размещения тросовой системы над усиливаемой конструкцией. Основные сложности при устройстве тросовых систем связаны с восприятием и передачей распорных усилий, возникающих в системах. С этой целью целесообразно закреплять окончания тросов вне здания.
Рис.3.18. Схемы усиления большепролетных балок устройством тросовых систем
Для повышения несущей способности металлических балок можно использовать устройство железобетонных обойм (рис.3.19, а) или устройства междубалочного заполнения монолитным бетоном (рис.3.19, б). Во втором случае существующие балки играют роль жесткой арматуры железобетонных конструкций (как правило, с добавочным армированием). Этот способ основан на превращении стальных балок и железобетонного настила в единую комплексную конструкцию путем надлежащего их соединения с помощью упоров, препятствующих сдвигу настила относительно балок. .
Рис.3.19. Усиление металлических балок устройством железобетонной обоймы (а) или междубалочного заполнения монолитным бетоном (б)
1- металлические балки; 2- монолитный железобетон
Способ эффективен при усилении дефективных или сильно корродированных балок
cyberpedia.su
