НАУКА-СТРОИТЕЛЬНОМУ ПРОИЗВОДСТВУ

Усиление стальных каркасов одноэтажных производственных зданий при их реконструкции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Необходимость усиления стальных конструкций промышленных зданий определяется по результатам проверочных расчетов, выполняемых с учетом фактического состояния конструкций и новых требований, предъявляемых реконструкцией. Расчеты выполняются в соответствии с имеющимися нормативными документами, а также специальными рекомендациями по реконструкции.

Расчетная схема каркаса должна приниматься с учетом особенностей действительной работы. В необходимых случаях для уточнения расчетной схемы целесообразно использовать результаты испытаний. Проверочные расчеты элементов конструкций и их соединений выполняются с учетом обнаруженных дефектов и повреждений и коррозионного износа. Непосредственный учет в расчетах дефектов и повреждений позволяет в некоторых случаях повысить коэффициент условий работы. Например, при проверочном расчете сжатых стержней ферм с гибкостью X > 60 с учетом их Фактического состояния коэффициент условий работы у может быть принят равным единице. Учет фактического состояния конструкции и условий эксплуатации позволяет также допустить большие прогибы и гибкость элементов конструкций, чем это предусмотрено в нормах для вновь проектируемых конструкций, при условии обеспечения несущей способности конструкций и нормальных условий эксплуатации, если в дальнейшем нагрузка на эти элементы не возрастает.

Цель усиления конструкций — обеспечить их несущую способность и нормальную эксплуатацию в новых условиях, вызванных реконструкцией. В некоторых случаях этого можно добиться не производя усиления, а снизив действующие нагрузки (замена тяжелого утеплителя более легким, замена железобетонных плит покрытия стальным профилированным настилом, ограничение сближения кранов, замена мостовых кранов напольным транспортом и т.д.). Техническое решение по усилению конструкций принимается на основании сравнения вариантов (при этом возможен вариант, предусматривающий уменьшение нагрузок)

Наиболее важным фактором, влияющим на выбор варианта усиления в условиях действующего производства, является проведение работ по усилению без остановки технологического процесса (или с минимальной остановкой). При больших объемах усиления конструкций на выбор варианта усиления могут повлиять: расход стали на усиление, трудоемкость изготовления и монтажа элементов усиления. При разработке проектов усиления следует максимально использовать существующие конструкции. Этому способствует выявление резервов несущей способности, учет опыта эксплуатации конструкций и оценка их фактического состояния.

В СНиП 11-23-81 с 1986 г. введен раздел 20 "Дополнительные требования по проектированию конструкций зданий и сооружений при реконструкции или усилении".

Конструкции можно усиливать под нагрузкой и с предварительной разгрузкой. Естественно, что менее трудоемко усиление конструкций под нагрузкой. Усиление под нагрузкой возможно, если напряжение в элементе или соединении не превосходит 0,8 R (для сжатых и внецентренно сжатых стержней напряжения вычисляют с учетом коэффициентов </> и <iBh В большинстве случаев можно выполнить усиление, не разгружая конструкции от постоянной нагрузки, так как доля кратковременных нагрузок обычно больше 20%. Конструктивные решения по усилению весьма разнообразны [8, 12, 31, 33, 40]. Принципиально их можно разделить на две группы: увеличением сечения элементов (или площади сечения швов в соединениях); изменением конструктивной схемы. Возможно применение способов усиления, сочетающих изменение конструктивной  схемы с одновременным увеличением сечения.

Несущая способность конструкций, усиливаемых под нагрузкой, должна быть обеспечена в процессе выполнения работ по усилению с учетом влияния ослаблений сечений дополнительными отверстиями под болты и сварки. Сварные угловые швы следует принимать минимально возможной толщины. При усилении конструкций допускается применение прерывистых угловых швов

Расчет конструкций, усиленных под нагрузкой, выполняется в соответствии с учетом дополнительных требований разд. 20. Расчет на прочность и устойчивость элементов, усиливаемых способом увеличения сечений, следует выполнять с учетом напряжений, существовавших в элементе в момент усиления. Необходимо учитывать начальные искривления элементов, смещение центра тяжести усиленного сечения и искривления, вызванные сваркой. Искривления от сварки зависят от типа и характеристик существующего элемента и элемента усиления, размеров шва, последовательности выполнения сварных швов. В целях упрощения расчета допускается учитывать искривление от сварки при проверке устойчивости сжатых и внецентренно сжатых элементов введением дополнительного коэффициента условий работы у = 0,8.

Расчет на прочность изгибаемых элементов, усиленных под нагрузкой способом увеличения сечения, и, если расчетное сопротивление металла существующей конструкции и металла усиления отличаются не более чем на 15%, допускается выполнять на полное расчетное усилие без учета напряжений, существовавших до усиления. Расчет следует выполнять для упругой стадии работы, при этом геометрические характеристики принимаются как для единого сечения. Таким образом, формально расчет производится как бы в упругой стадии (для упрощения), а по существу предполагает некоторое развитие пластических деформаций в металле существующей балки, не допуская образования пластического шарнира

В соответствии с эпюрами напряжений, можно отметить несколько стадий работы усиленного элемента:

1          — до приложения нагрузки после усиления (напряжения в элементах усиления равны нулю);

2          — к усиленной балке приложена нагрузка; напряжения в существующей балке достигли jtfT (предельное состояние для упругой стадии работы);

3          — нагрузка возрастает; напряжения в элементе усиления достигают  предела текучести   (критерий,  принятый в расчете);

4          — эпюра напряжений, принятая для расчета.

Так как в стенке балки появляются пластические деформации, то в ее средней четверти следует под каждым сосредоточенным грузом установить ребра жесткости, а проверку устойчивости в этой зоне проводить с учетом коэффициента условий работы 7 =0,8 [по формуле СНиП Н-23-81].

При усилении креплений элементов конструкций допускается применять и рассчитывать как работающие совместно соединения, которые обладают одинаковой податливостью (например, на заклепках и болтах повышенной точности). Если при усилении заклепочных соединений применена сварка, то, учитывая разную податливость соединений этих видов, можно считать, что усилие, возникающее в соединении после усиления, полностью воспринимается сварными швами. После выполнения усиления конструкций целесообразно провести испытания усиленных конструкций на пробную нагрузку.

 МОНТАЖ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ. Металлические конструкции ...

 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ФЕРМЫ. Сигма-профили RANNILA. Термопрофиль. Стальной ...

 МЕМБРАННЫЕ ОБОЛОЧКИ. Мембранные покрытия конструкция из тонкого ...

 Возведение зданий с каркасом рамного типа. Рамные конструкции ...

 Малоэтажные здания из объемных блоков - пространственно жесткие ...

 Каркасные здания. Связи по поясам ферм. Ригели, распорки и ...