Структурные конструкции

Дальнейшим развитием плоских сплошных и сквоз­ных конструкций в современном строительстве являются конструктивные схемы из перекрестных балок, ферм, объемных пластинчатых и стержневых элементов. К та­ким системам относятся пространственные плиты и оболочки, состоящие из регулярно-стержневых или регу­лярно-пластинчатых образований, носящие общее назва­ние структурные конструкции или просто структуры.

Количество пересекающихся в одном узле балок или ферм, а также их отклонение от вертикали дают самые разнообразные структурные построения. Структуры, об­разованные из перекрестных линейных элементов, иду­щих в трех направлениях, способны работать на круче­ние и поэтому являются более жесткими, по сравнению со структурами, образованными из двух линейных пере­секающихся элементов.

К положительным качествам структур относятся: унификация конструктивных элементов, принципиальная простота их монтажа, большая пространственная жест­кость конструкций, способствующая увеличению пролета покрытия, архитектурная выразительность решения, многосвязность системы, повышающая степень надежности конструкции при локальных разрушениях, частота узлов сетки, позволяющая закрепить подвесной транспорт и оборудование, простота транспортировки, снижение кон­структивной высоты и др.

Рис.1Структуры из деревянных перекре­щивающихся балок и фа­нерных элементов'в фор­ме тетраэдров

а — схемы структур из пе­рекрещивающихся балок; б — узловые соединения ба­лок; в — структура из регу­лярно-пластинчатых фанер­ных элементов

К недостаткам структурных систем относится повы­шенная трудоемкость изготовления и сборки.

Самыми простыми по конструктивной схеме являются структуры из пересекающихся в двух или трех направ­лениях клееных или клеефаиерных сплошных балочных элементов. Угол между балками в плане может состав­лять 90, 60 или 45°. При жестком соединении балок в узлах получается пространственная статически неопреде­лимая система. В зависимости от разм. покрытия и вида кровельного ограждения размер ячейки структуры изменяется от 2,4 до 7,2 м.

Пролет структурных плит колеблется в пределах 12-28 м. Высота балочных элементов структуры состав­ляет 1/16—1/30 пролета. Общая устойчивость системы может обеспечиваться настилом или второстепенными балками. Расчет структуры, как многократно статически неопределимой системы, производят на ЭВМ. Для неко­торых структурных схем можно воспользоваться табл. 1. Наиболее распространенным решением узловых соединений являются соединения на нагелях с помощью металлических планок.

Балочные элементы могут быть одиночными или спа­ренными. На рис. 1, а, б приведены некоторые схемы структур из перекрещивающихся балок и их узловые соединения. Примером структуры из регулярно-пластин­чатых элементов может служить покрытие, которое было представлено на строительной выставке в Лондоне. В этой конструкции (рис. 1, е) раскосы заменены объемными элементами в форме тетраэдра, каждый из которых собран из четырех треугольных листов фанеры, соединенных брусками. Одно из ребер тетраэдра входит в паз элемента нижней решетки, другое — в паз элемен­та верхней решетки, перпендикулярного нижнему. Объ­емные связи между поясами структуры обладают более высокой жесткостью, чем линейные раскосы.

Нагрузки и изгибающие моменты в перекрестных балках при квадратных в плане перекрытиях (g – нагрузка на 1 м²)

Таблица 1

В последнее время разработано много вариантов ме-таллодеревянных конструкций, в которых растягиваю­щие усилия воспринимаются металлическими стержнями, а сжатые и внецентренно сжатые стержни выполнены из древесины. Примером такой комбинированной конст­рукции может быть структурное покрытие размером в плане 18x18 м, разработанное в ЦНИИСК им. В. А.Ку­черенко, для применения в труднодоступных районах в период их освоения. Высота структуры 1,7 м. Растяну­тые нисходящие раскосы и стержни нижнего пояса вы­полнены из уголков 50х5 мм. Стойки деревянные 130X130 мм, установлены с шагом 3 м. Верхний пояс об­разуют сборные клеефанерные плиты размером 3X3 м. Узловые соединения решены с помощью металлических оголовников заводского изготовления, закрепленных на деревянных стойках. Масса покрытия с утеплителем 45 кг/м², расход стали 10 кг/м², трудозатраты 1,72 чел.-ч/м², расход древесины 0,03 м³/м², фанеры — 0,016 м³/м².

В пластмассовых структурах, как в плоских (пли­тах), так и в криволинейных (сводах) используют объ­емные светопрозрачные или светонепроницаемые пира­мидальные или гиперболические элементы, соединенные в вершинах металлическими профилями. Размер основа­ния пирамид 1,2—1,8 м, высота 0,5—0,6 м, толщина сте­нок около 3 мм. Нижний пояс структуры образуется реб­рами пирамиды, верхний — металлическими профилями.

Размер по диагонали гиперболических элементов структуры в форме ромба достигает 7 м. Такие гипербо­лические элементы из стеклопластика толщиной 5 мм, соединенные в углах металлическими профилями, обра­зуют пояса структуры покрытия рынка пролетом 21 м в г. Лезу (Франция).

47 Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости плоских конструкций из дерева и пластмасс. Расчет связевой системы

Ветровое давление, передающееся на деревянную торцовую стену каркасной конструкции небольшой высоты, распределяется между фундаментом и верхним покрытием с помощью работающих на изгиб вертикальных стоек каркаса. Конструкция покрытия в этом случае должна передавать ветровое давление через верхнюю обвязку продольным стенам, которые, в свою очередь, должны иметь в своей плоскости связи, рассчитанные на передачу этих усилий фундаментам. При устройстве в качестве основы под рубероидную кровлю щитового перекрестного настила покрытие превращается в неизменяемую и жесткую диафрагму. В этом случае расчет сводится к проверке прочности:

- прикрепления верхних концов стоек каркасной стены к прогонам на передачу ветрового давления;

- гвоздевой пришивки прогонов к щитовому настилу, скрепленному диагональными элементами;

- соединения гвоздями обоих щитовых настилов для перекрытия их стыков, расположенных вразбежку;

- прикрепления настила, связанного с диагональными элементами, к верхней обвязке каркасных деревянных стен.

Указанное решение покрытия обеспечивает хорошее закрепление плоских деревянных конструкций в проектном положении.

Жесткость покрытий с одинарным настилом или с обрешеткой без диагональных элементов недостаточна для восприятия ветровой нагрузки и закрепления плоскостных деревянных конструкций в проектном положении. В этом случае при наличии деревянных каркасных стен необходимо устройство в плоскости верхних поясов несущих конструкций горизонтальных связей, располагаемых в торцовых частях здания и по его длине на расстоянии не более 20 м.

Для покрытия, выполненного из разрезных кровельных панелей, жестких и неизменяемых в своей плоскости, требуется установка монтажных связей, которые прикрепляют непосредственно к основной несущей конструкции.

Горизонтальные связи, воспринимающие ветровую нагрузку, образуют в плоскости верхних поясов двух соседних несущих конструкций решетчатую ферму, которая передает действующие в ее плоскости усилия на продольные стены. При жестких торцовых стенах, воспринимающих ветровую нагрузку, и небольшой длине здания устойчивость плоских деревянных конструкций может быть создана прогонами кровли, надежно скрепленными с верхним поясом фермы и заанкеренными своими концами в торцевые каменные стены. При этом стык разрезных или консольно-балочных прогонов должны быть перекрыты накладками на гвоздях.

В средней части зданий большой протяженности, кроме того, устраивают горизонтальные связи на расстоянии около 20 м от торцовой стены и одни от других.

Эти пространственные крепления, воспринимающие ветровые усилия, в то же время служат для предупреждения выпучивания сжатого контура плоскостных деревянных конструкций. В большинстве случае сжатый пояс в них раскрепляют прогонами кровли, которые должны быть прочно прикреплены к верхнему поясу, и настилами кровли.

В арочных конструкциях помимо верхних (сжатых) поясов следует раскреплять и нижние сжатые пояса арок, а в некоторых рамных конструкциях – внутренний контур рамы, который может быт сжат на всей своей длине или части ее, особенно при несимметричном приложении нагрузок. Нижние пояса раскрепляют устройством вертикальных связей. Учитывая деформации в соединениях связей, за расчетную длину сжатого нижнего пояса при проверке его устойчивости следует принимать расстояние между связями, увеличенное на 25%.

Основным типом поперечных вертикальных связей являются жесткие связи, соединяющие попарно вдоль здания соседние конструкции. Вертикальные связи не следует делать непрерывными по всей длине здания, так как при обрушении по какой-либо причине соседние конструкции, что может привести к последовательному обрушению всего покрытия.

Устройство вертикальных связей в виде подкосов нецелесообразно. Если по длине здания будет действовать снеговая нагрузка различной интенсивности, то подкосы не предупредят, а наоборот, будут способствовать выпучиванию закрепляемого ими пояса фермы.

Связи рассчитывают на усилия, направленные перпендикулярно плоскости раскрепляемой конструкции. В случае раскрепления верхнего сжатого пояса ферм связями, расположенными в плоскости покрытия, расстояние между узлами закрепления устанавливают в соответствии с условиями гибкости пояса из плоскости фермы. При этом каждый узел закрепления рассчитывают на силу Значение определяют по формулам:

- в покрытиях по фермам, однопролетным балкам и пологим аркам

- в покрытиях по трехшарнирным рамам и высоким аркам

- в покрытиях по консольным балкам и рамам при положительном моменте в пролете при отрицательном изгибающем моменте в пролете

Узловую нагрузку на связевую поперечную ферму или на точу крепления элементов покрытия к несущим конструкциям определяют по формуле

При раскреплении нижних поясов ферм арочной конструкции попарно поперечными связями последние воспринимают, таким образом, горизонтальные силы от двух смежных поясов и передают их в плоскости верхних поясов или на жесткую систему кровельного покрытия, образуемую щитовым настилом, либо на ветровые фермы или специальные связи.

48 Цели, задачи и причины, приводящие к реконструкции зданий и сооружений. Технико-экономическое обоснование выбора инженерного решения при реконструкции

Под сроком службы конструкции понимается календарное время, в течение которого под воздействием различных факторов они приходят в состояние, когда дальнейшая эксплуатация становится экономически нецелесообразной.

В срок службы здания включается время, затраченное на ремонт.

Срок службы определяется сроком службы несущих конструкций (фундаменты, стены, колонны, каркасы). Нормативный срок службы устанавливает СНиП на соответствующее здание.

Здания и сооружения независимо от их классов капитальности в процессе эксплуатации подвергаются материальному и моральному износу.

Материальный (физический) износ – постепенная утрата первоначальных технических свойств и практических характеристик под воздействием внешних нагрузок.

Технические свойства – эксплуатационные качества, практические характеристики – прочностные свойства материалов конструкций, и отсюда несущая способность элементов конструкций.

Степень материального износа зданий и отдельных частей зависит от:

- физических свойств материалов, используемых при строительстве;

- геометрических размеров сечений элементов конструкций;

- особенности расположения здания на местности;

- условия эксплуатации;

- степень агрессивности окружающей среды.

Моральный износ – несоответствие объекта функциональному или технологическому назначению, возникающее под влиянием технического прогресса.

Моральный износ проявляется в двух формах:

- обуславливается уменьшением во времени первоначальной стоимости объекта;

- когда при переоснащении производства необходимо изменить сетку колонн, конфигурацию зданий в плане, высоту этажей, несущую способность конструкций.

Реконструкция зданий и сооружений – это их переустройство с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования. Улучшения застройки территорий, приведения в соответствии с современными возросшими нормативными требованиями.

Реконструкция связана с восстановлением эксплуатационных показателей и усилением несущих элементов зданий и сооружений. Эти работы требуют индивидуальных подходов, отличных от подходов к конструктивным решениям при новом строительстве.

Серьезные трудности возникают в процессе реконструкции производственных зданий в связи с необходимостью обеспечения минимума остановки работы предприятий. Потери вследствие уменьшения выпуска продукции сопоставимы, а в некоторых случаях существенно превышают объемы капитальных вложений на строительно-монтажные работы по реконструкции или техническому перевооружению. Поэтому необходимо применении специальных методов усиления, разборки, монтажа конструкций, исключающих полностью или сводящих к минимуму остановку работы предприятий.

Важной задачей при реконструкции является создание оптимальных условий для обновления производственного процесса и создания комфортных условий.

Экономический срок службы – примерный срок, по истечении которого требуется либо полная реконструкция здания, либо замена отдельных конструкций.

При подсчете экономического срока обязательно учитывают расход средств на ремонт.

Работы по реконструкции зданий и сооружений отличаются повышенной по сравнению с новым строительством трудоемкостью на 25-30%, а по отдельным передела на 50-100%.

С другой стороны, общие затраты времени на реконструкцию в 1,5-2 раза меньше, чем на новое строительство.

Критерием экономического решения является сметная стоимость 1 м² или 1 м³ объекта после всех выполненных и минимум приведенных затрат: где - приведенные затраты, - с/с работ, - капитальные вложения, - коэффициент эффективности капитальных вложений.

49 Оценка несущей способности фундаментов зданий и сооружений и способы их усиления при необходимости

Все дефекты систематизируются и записываются в ведомость дефектов. Это позволяет установить категорию технического состояния здания и вид дальнейшего обследования.

Для назначения типа реконструированного фундамента, его размеры и глубину заложения устанавливают физико-механические характеристики материала фундамента и грунтов основания. При этом выявляют повреждения и отступления от проекта.

При обследовании свайных фундаментов устанавливают их диаметр, количество и глубину, которую определяют шурфированием или геофизическими методами. При определении прочностных характеристик фундаментов используют неразрезные и экспресс методы (модуль деформации и прочности грунта определяют электроакустическим методом по скорости распространения акустического импульса в грунте). Плотность и пористость грунтов по тарировочным кривым, полученным при испытании грунтов, полученных из шурфов. При анализе результатов руководствуются СНиП «Основания и фундаменты» и «Основания зданий и сооружений».

Усиление фундаментов производят путем увеличения их подошвы или с помощью свай различного типа.

При проектировании усиления необходимо максимально использовать существующий фундамент, обеспечив его совместную работу с элементами усиления. Размеры подошвы фундамента увеличивают обычно при возрастании нагрузок.

Несущая способность грунтов основания: где - расчетное сопротивление грунта основания, - площадь подошвы фундамента, - напряжения.

Наиболее эффективный способ увеличения подошвы фундамента является его наращивание рубашкой.

1- усиливаемый фундамент; 2- бетонная рубашка; 3- существующая рабочая арматура в фундаменте; 4- наращиваемая рабочая арматура; 5- каркасы усиления арматуры; 6- скалываемая поверхность бетона

Ж/б рубашка представляет собой монолитную оболочку, которая охватывает существующий фундамент со всех сторон. Арматура оболочки образует пространственный каркас, и для обеспечения совместной работы старого фундамента с конструкцией усиления обязательно стыкуется на сварке с предварительно обнаженной арматурой усиливаемого фундамента. Рабочую арматуру рубашки устанавливают вдоль граней усиливаемого фундамента.

Ленточные неармированные фундаменты могут усиливаться наращиванием с помощью арматуры, заанкеренной в тело фундамента и обетонированной на расчетную ширину усиления.

1 – усиливаемый фундамент; 2 – конструкция усиления; 3 – шпуры; 4 – арматурный каркас наращивания; 5 – арматура большего диаметра или металлические трубы

Усиление фундамента подводкой дополнительного фундамента может осуществляться рядом с существующим. В этом случае нагрузка от несущего элемента передается на фундамент усиления через подкосы и металлическую или ж/б обойму.

Устройство нового фундамента под существующим может быть с частичным или полным разрушением существующего фундамента. При подводке нового фундамента следует обеспечить плотность прилегания подошвы существующего фундамента к новому.

При подводке под ленточные фундаменты конструкции усиления рекомендуется размещать на участках с максимальными нагрузками.

1 – усиливаемый фундамент; 2 – дополнительные фундаменты усиления; 3 – колонна; 4 – металлическая обойма, приваренная к закладным деталям колонны; 5 – стальные тяжи, приваренные к обойме и к конструктивным усилениям 7; 6 – сварные швы; 7 – конструктивные усиления, могут быть в виде стальных балок

Усиление фундаментов с помощью свай производится путем устройства свай по всему контуру существующего фундамента или наращиванием. Такое усиление применяется при значительных и неравномерных осадках грунтов основания, при существенном увеличении нагрузок на фундаменты, для повышения устойчивости основания в случае приложения к фундаментам значительных горизонтальных нагрузок.

Выбор конструкций свай зависит от внутренних габаритов реконструируемого здания, характера действующих нагрузок, конструкции усиливаемого фундамента, наличие соответствующего оборудования для производства свайных работ.

Сплошные сборные ж/б сваи применяются, когда габариты цеха позволяют размещать крупноразмерную технику для забивки свай и когда динамические нагрузки при забивке свай не приводит к повреждению окружающих конструкций.

Если вблизи зоны забивки свай имеются несущие конструкции, не способные выдержать значительные динамические нагрузки производится вдавливание свай в грунт с помощью гидродомкрата.

Винтовые сваи применяют для восприятия растягивающих усилий. Буронабивные сваи требуют громоздкого оборудования, но могут применяться в любых грунтовых условиях. Виброштампованные сваи применяют в помещениях с ограниченной высотой и не требуют сложного технического оборудования.

Буроинъекционные (корневидные) сваи применяются при передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок, которые могут устраиваться в существующем фундаменте путем его просверливания в нескольких местах под наклоном, в отверстие пропускается арматура и замоноличивает либо пластичным бетоном или цементным раствором.

1 – усиливаемый фундамент; 2 – колонна; 3 – корневидные сваи

Включение в работу существующего фундамента свай усиления выполняется с помощью монолитного плитного ростверка или распределительных балок, которые образуют со сваями рамную систему.

Плитный ростверк возможно устраивать в пределах высоты существующего фундамента и путем подводки под него. Первые варианты аналогичны работам при устройстве рубашек или наращивания, требуют соединения арматуры существующего фундамента с арматурой ростверка и используются в том случае, если возможно уширение фундамента в пределах его высоты. Подводка нового ростверка под существующий фундамент достаточно трудоемка и применяется в случае невозможности уширения фундамента в пределах его высоты, при повреждениях, а также слабых грунтах под его подошвой или при повреждениях головок существующих свай.

Усиление фундамента ростверком, расположенным в пределах высоты фундамента

1 – усиливаемый фундамент; 2 – наращиваемый фундамент; 3 – колонна; 4 – существующий плитный ростверк; 5 – наращиваемый ростверк; 6 – существующие сваи; 7 – сваи усиления; 8 – сущетвующая рабочая арматура; 9 – существующий каркас (сетка); 10 – каркас усиления; 11 – поверхность скалывания старого бетона

Усиление ленточного фундамента сваями с подводкой нового ростверка

1 – усиливаемый фундамент; 2 – подводимый под фундамент ростверк; 3 – существующие сваи; 4 – сваи усиления; 5 – арматурный каркас в ростверке; 6 – отгибы; 7 – арматурные выпуски из свай;

50 Оценка несущей способности каркаса промышленных зданий. Способы и методы реконструкции элементов каркаса промышленных зданий

При реконструкции промышленных предприятий возникает необходимость оценить состояние несущих и ограждающих конструкций, выявить возможность их эксплуатации, а в ряде случаев запроектировать усиление отдельных элементов или конструкций каркаса. Все работы при этом можно подразделить на три основных этапа:

- обследование существующих конструкций, выявление резервов несущей способности каркаса и необходимости его усиления;

- выбор способа усиления, расчет и конструирование усиленной конструкции;

- производство работ по усилению конструкций.

При изготовлении конструкций могут быть допущены некоторые отклонения от проекта. В связи с этим первой задачей обследования является составление обмерочных чертежей. При этом производится геодезическая съемка с определением основных горизонтальных и вертикальных размеров. Замеряют размеры сечений всех элементов каркаса, составляют эскизы узлов и стыков конструкций. Для замеров используют металлические линейки, а для измерения толщин элементов – штангенциркули и толщиномеры различных конструкций .

При выявлении несущей способности конструкции важно оценить качество материала, из которого выполнены ее элементы. Необходимо знать прочность, пластичность, склонность к хрупкому разрушению и свариваемость стали. Необходимо проводить химический анализ материала и механические испытания образцов.

При обследовании уточняются нагрузки, передающиеся на каркас здания. Для определения нагрузки от собственного веса кровли в нескольких местах кровля вскрывается и определяются толщина и масса всех ее слоев. Уточняется масса мостовых кранов и другого оборудования. Устанавливается места подвески к конструкциям различных трубопроводов и подсчитывают нагрузки от них. Проверочный статистический расчет поперечных рам и других конструкций проводится с учетом фактически выявленных при обследовании.

Свариваемость стали оценивается по ее химическому составу.

При изготовлении, монтаже, а также при эксплуатации здания в конструкциях проявляются дефекты и повреждения, которые снижают несущую способность элементов и, следовательно, должны быть выявлены при обследовании.

Характерные повреждения колонн – это поражение коррозией нижней заглубленной части стержня колонны и механические повреждения решетки и ветвей нижней части колонны из-за ударов по ним во время эксплуатации здания.

В фермах покрытия часто наблюдаются искривление стержней и различные дефекты узлов. В некоторых производствах наблюдаются заметные поражения элементов ферм коррозией.

В подкрановых балках наиболее часто повреждаются поясные сварные швы и заклепки, крепящие стенку к верхнему поясу балки. Особенно часто эти повреждения возникают у опор балок и в местах стыков подкрановых рельсов. Трещины, возникающие в сварных швах, часто распространяются на околошовную зону и на основной металл.

Все дефекты и повреждения тщательно фиксируются и в дальнейшем учитываются при проверочном расчете.

Составление при обследовании ведомости дефектов, выполненные проверочные расчеты позволяют составить техническое заключение о состоянии конструкций каркаса и его несущей способности. При этом особое внимание обращается на выявление резервов несущей способности конструкций каркаса.

В техническом заключении приводятся также рекомендации по усилению отдельных элементов каркаса или всей конструкции в целом и ориентировочно выбираются способы увеличения несущей способности каркаса и усиления его элементов.

По условиям производства работ возможно усиление под нагрузкой с частичной разгрузкой и с частичным демонтажем конструкции. Наиболее выгодно, но не всегда возможно усиление под нагрузкой, которое обеспечивает наименьшие трудности для производства, размещаемого в здании.

Частичная разгрузка необходима тогда, когда во время усиления приходится временно ослабить элементы и соединения, воспринимающие большие усилия.

Частичный демонтаж необходим в тех случаях, когда часть элементов имеет настолько существенные повреждения, что их целесообразно заменить новыми. Эти элементы перед демонтажем должны быть полностью загружены.

Простейший способ разгрузки стропильных ферм – это установка временных стоек, опирающихся на временные же фундаменты. Верх стоек снабжается домкратами или приспособление, позволяющими приподнять нижние узлы ферм. Стойки большой высоты получаются достаточно тяжелыми, и поэтому часто оказывается целесообразным использовать другие способы разгрузки – установка подмостей на мостовом кране и с помощью домкратов передать на них нагрузку от ферм.

Разгрузка колонн возможна с помощью стоек, установленных внутри или вне здания. При проектировании разгружающих элементов нужно учитывать, что опоры должны располагаться в узлах ферм, чтобы избежать изгиба элементов верхнего или нижнего пояса.

В подкрановых конструкциях усилия от собственного веса составляют незначительную часть суммарного усилия, и поэтому, ограничив движение мостовых кранов, можно производить усиление этих конструкций.

По конструктивному признаку способы усиления можно разделить на три вида: усиление с изменением статической схемы или мест передачи нагрузок, усиление с изменением сечения элементов и комбинированный метод, при котором изменяется статическая схема и увеличивают сечения отдельных элементов.

При выборе способа изменения статической схемы каркаса или его элементов требуется тщательный анализ вариантов.

Например, достаточно эффективный способ усиления стропильных ферм шпренгелем возможен только при большом расстоянии между габаритом крана и низом стропильных ферм. Если недостаточна несущая способность нижнего пояса ферм, можно использовать затяжки в уровне нижнего пояса, напрягаемые при усилении. При необходимости увеличения несущей способности верхнего пояса ферм часто целесообразно устройство дополнительной шпренгельной решетки, уменьшающей расчетную длину стержней пояса в плоскости. При воздействии на фермы подвесного транспорта возможна установка вертикальных связей по вей лине цеха. Эти связи будут перераспределять нагрузку на несколько ферм.

При необходимости усиления колонн наиболее часто используются дополнительные стойки, воспринимающие часть нагрузки на колонну. В коротких зданиях целесообразна установка дополнительных связей по нижнему поясу ферм, которые создают в уровне нижнего пояса ферм жесткий диск, воспринимающий все горизонтальные реакции колонн в уровне нижнего пояса ферм и передающие их на конструкции торцевого фахверка. Поперечные рамы в этом случае можно считать несмещаемыми, а конструкции фахверка должны быть усилены для восприятия реакции рам.

Увеличить несущую способность разрезных подкрановых балок можно установкой дополнительных элементов, воспринимающих опорные моменты, т.е. превращая балки в неразрезные. Возможна и установка различных стоек, а также устройство шпренгелей.

При усилении путем изменения схемы широко используются все способы предварительного напряжения и регулирования усилий.

Сечения стержней ферм из парных уголков можно изменить, приваривая к ним листы, уголки, круглую сталь. При изменении площади меняется и радиус инерции.

Сечения колонн можно увеличить при помощи листов, уголков, швеллеров, приваренных к стержню колонны.

Подкрановые балки усиливаются приваркой к верхней и нижней полкам вертикальных или наклонных листов. При этом размеры листов выбираются так, чтобы избежать потолочной или полупотолочной сварки. При недостаточной местной устойчивости стенки наиболее часто устраиваются дополнительные ребра жесткости.

Усиление ж/б конструкций может производиться двумя основными способами: изменением конструктивной схемы; наращиванием элементов. По первому способу производят усиление элементов главным образом исправных конструкций без остановки производства. По второму способу увеличивают размеры поперечного сечения элементов с добавлением арматуры; таким способом усиливают исправные и поврежденные конструкции.

Усиление элементов конструкций изменением конструктивной схемы. Значительное увеличение несущей способности изгибаемых элементов достигается введением затяжек, подвергаемых предварительному натяжению на бетон. При этом изменятся напряженное состояние балочной конструкции – она становится внецентренно сжатой.

Усиление колонн достигается устройством предварительно напряженных распорок ломаного очертания, расположенных с одной или с двух сторон.

Каждая ветвь распорок составляется из уголков, связанных между собой планками на сварке. Предварительное напряжение в ветвях распорок достигается взаимным стягиванием ветвей попарно, а при односторонних распорках – подтягиванием к боковой поверхности колонны. Устройство односторонних распорок возможно для усиления внецентренно сжатых колонн с большими эксцентриситетами.

Усиление элементов конструкций наращиванием. Усиление плит ребристых монолитных перекрытий и сборных плит, уложенных по ж/б или стальным балкам, выполняют устройством новой монолитной плиты по старому бетону. После снятия слоев старого пола и нарушенного верхнего слоя старого бетона укладывают арматуру слой нового бетона толщиной не менее 3 мм. Усиленная таким наращиванием плита рассматривается как монолитная.

Плиты сборных перекрытий усиливают таким же способом.

Усиление балок и ригелей возможно приваркой к освобожденной от защитного слоя обнаженной арматуре дополнительных продольных стержней с последующим их оштукатуриванием цементным раствором или нанесением слоя торкрет-бетона. Значительного повышения несущей способности можно достичь увеличением сечения снизу с установкой дополнительной арматуры приваривают к стержням старой арматуры.

Для усиления колонн применяют устройство рубашек, армированных продольными стержнями и хомутами или спиралью. Толщина рубашки должна быть не менее 5 см при бетонировании в опалубке и не менее 3 см при торкретироаниии. Для усиления колонн многоэтажных зданий и пропуска дополнительной продольной арматуры в плите перекрытия пробивают отверстия, а в пределах сечения балок с колонной устраивают местные уширения.

51 Способы и методы восстановления и усиления аварийных участков элементов каркаса промышленных зданий (ж/б, металл, древесина)