Шпорки по реконструкции. Оценка технического состояния конструкций
 Скачать 2.34 Mb.
|
|
25. Усиление сварных и болтовых соединений Усиление сварных швов производят путем увеличения их длины или толщины. Стыковые швы не усиливают, так как их высота определяется толщиной стыкуемых элементов и устройство валика шва, выступающего от поверхности элементов, может только ухудшить условия его работы из-за концентрации местных напряжений. Усиление угловых швов выполняется увеличением их длины (за счет устройства дополнительных лобовых швов или приварки дополнительных ребер, накладок и т.д.) и (или) катета. При этом с целью снижения влияния сварочных напряжений расстояние между элементами узлов сопряжений рекомендуется принимать не менее 40 мм (рис. 15.12, 15.13, а, б). Р  ис. 15.12. Усиление сварных швов: а – увеличением длины за счет наложения лобового шва; б – увеличением высоты катетов угловых швов: 1 – существующие швы, 2 – дополнительный лобовой шов, 3 – дополнительная наплавка Увеличение толщины шва необходимо производить послойно, наплавляя слой не более 2 мм, начиная с места дефекта усиливаемого шва (подрезы, кратеры, наплывы и т.д.) и используя при этом электроды толщиной не более 4 мм. Усиление последующего шва выполняется после остывания предыдущего до 100С. Высота катета шва после наплавления не должна превышать: толщины полки со стороны пера, полутора толщин полки профиля со стороны обушка. Усиление поперечных швов растянутых элементов под нагрузкой не допускается. При увеличении длины сварных швов соединяемых элементов уголкового профиля дополнительные швы следует накладывать в направлении уже существующих, начиная от края фасонки со стороны обушка. Р 22-2 асчет усиленных сварных швов производится без учета начальных напряжений от нагрузки при усилении. Р  ис. 15.13. Усиление узловых соединений: а, б – сварных; в – клепаных: 1 – дополнительные швы, 2 – накладки, 3 – дополнительные фасонки, 4 – дополнительные ребра, 5 – дополнительные высокопрочные болты Усиление заклепочных и болтовых соединений при ослабевании стяжки пакета деталей производится увеличением количества заклепок и болтов (рис. 15.13, в) или их заменой высокопрочными болтами с предварительным напряжением путем закручивания гаек тарировочными ключами. Натяжение высокопрочных болтов выполняют от середины узла к краям. В ряде случаев усиление заклепочных и болтовых соединений производится заменой их сваркой. Расчет высокопрочных болтов и сварных швов усиленных заклепочных и болтовых соединений, сочетающих после усиления заклепки («черные» болты) и высокопрочные болты (сварные швы), из-за разной деформативности производится на полное усилие после усиления. 26. Усиление изгибаемых элементов металлоконструкций. Усиление изгибаемых металлических конструкций имеет следующие особенности:
Некоторые варианты конструктивных схем усиления стальных балок приведены на рис. 15.4 и 15.5. Р  ис. 15.4. Усиление изгибаемой балочной конструкции в пролете Рис. 15.5. Усиление стальных балок увеличением поперечного сечения с применением: а – пластин; б – стержней; в – уголков; г – труб; д – двутавров Усиленная стальная балка кроме условия прочности должна удовлетворять условиям общей и местной устойчивости. Повышение местной устойчивости балок достигается установкой дополнительных поперечных (рис. 15.6, а), продольных (рис. 15.6, б) и диагональных ребер жесткости (рис. 15.6, в). С целью уменьшения концентрации местных напряжений у концов коротких поперечных ребер жесткости в сжатой зоне они должны быть окаймлены продольными ребрами жесткости (рис. 15.6, г). Повышение местной устойчивости элементов стальных конструкций может быть достигнуто также их бетонированием (рис. 15.7, а) или прикреплением к ним деревянных деталей (рис. 15.7, б, в). Р  ис. 15.6. Усиление стенок стальных балок дополнительными ребрами жесткости: а – поперечными; б – продольными; в – диагональными; г – короткими поперечными с окаймлением их продольными ребрами жесткости Р  ис. 15.7. Усиление стенок стальных конструкций: а – заполнением полости колонны бетоном; б, в – прикреплением деревянных брусьев; 1 – усиливаемая стальная конструкция, 2 – бетон, 3 – отверстие в стенке для заполнения бетоном, 4 – деревянные брусья, 5 – стяжной болт 27. 32.Усиление металлических конструкций методом изменения их конструктивной схемы Усиление металлических конструкций изменением их расчетной схемы является эффективным методом, который позволяет перераспределить усилия между элементами. Все методы, рассмотренные для железобетонных конструкций (тема 12) (изменение места передачи нагрузки, повышение степени внешней статической неопределимости, повышение степени их внутренней статической неопределимости), применимы и для металлических конструкций. На рис. 15.14 – 15.16 приведены схемы усиления металлических конструкций повышением степени статической неопределимости: путем обеспечения неразрезности стальных шарнирно опертых балок (рис. 15.14), путем устройства дополнительных жестких и упругих опор в виде подкосов, подвесок и кронштейнов для балочных конструкций (рис. 15.15), устройством затяжек, шарнирно-стержневых цепей для стропильных ферм (рис. 15.16, а, б), включением в совместную работу со стропильной фермой конструкции светоаэрационного фонаря (рис. 15.16, в). Р  ис. 15.14. Усиление стальных балок обеспечением их неразрезности:1 – стальные накладки При проектировании усиления конструкций изменением их расчетной схемы следует производить проверку прочности и устойчивости всех элементов и их сопряжений на действие изменившихся усилий. Применение данных методов усиления может повлечь за собой необходимость усиления не только отдельных элементов, но и узловых соединений. Следует стремиться к максимальной разгрузке усиливаемых конструкций, т. к. перераспределяться по новой схеме будут только усилия от нагрузки, приложенной после усиления. Эффективно выполнять предварительное напряжение дополнительных элементов усиления. Р  ис. 15.15. Схемы усиления стальных балок дополнительными жесткими и упругими опорами: а – предварительно напряженными подкосами с опиранием на фундаменты; б – подкосами с опиранием на колонну; в – подвесками; г – предварительно напряженными кронштейнами: 1 – подкосы, 2 – затяжка с натяжным приспособлением, 3 – подвески, 4 – кронштейны  Рис. 15.16. Схемы усиления стропильных ферм: а – предварительно напряженными затяжками, б – шарнирно-стержневыми цепями, в – включением конструкции фонаря в совместную работу с фермой: 1 – затяжка, 2 – натяжное приспособление, 3 – стальной канат, 4 – подвеска, 5 – дополнительная стойка, 6 – дополнительный раскос На рис. 15.17 приведены примеры усиления стальных балочных конструкций повышением степени внутренней статической неопределимости устройствами предварительно напряженной горизонтальной и шпренгельной затяжки. Р  ис. 15.17. Схемы усиления стальных балок повышением степени внутренней статической неопределимости: а – предварительно напряженной горизонтальной затяжкой; б – предварительно напряженной шпренгельной затяжкой: 1 – горизонтальная затяжка, 2 – натяжное приспособление, 3 – анкерное устройство, 4 – шпренгельная затяжка, 5 – дополнительная стойка, 6 – дополнительный подкос При этом анкерные устройства по концам затяжки могут быть размещены в любом месте по длине пролета усиливаемой конструкции. Принципы расчета стальных балочных элементов, усиленных предварительно напряженными затяжками, не имеют отличий от расчета усиленных железобетонных элементов. Расчет узлов сопряжения затяжки с усиливаемым элементом производится на действие усилий в затяжке в предельном состоянии по действующим нормативным документам для стальных конструкций. 28.30. Усиление центрально-растянутых элементов и центрально-сжатых элементов металлических конструкций. При выполнении усиления центрально-растянутых и сжатых металлических конструкций следует стремиться к сохранению центровки усиливаемых элементов и узлов соединений (то есть дополнительные элементы необходимо располагать так, чтобы положение центра тяжести элемента после усиления не изменялось), в противном случае, требуется проверка прочности усиленного элемента и узла сопряжения с учетом появившегося эксцентриситета. При конструировании усиления сварные швы, болтовые и заклепочные соединения необходимо располагать в удобных для исполнения и контроля качества местах. Кроме того, при сварных соединениях следует учитывать появление дополнительных и остаточных сварочных деформаций. Например, усиление ферм следует начинать с элементов и узлов нижнего Обеспечение совместной работы дополнительных деталей при усилении растянутых элементов производится их обязательной заводкой в узлы на расстояние, необходимое для размещения прикрепляющих швов, достаточных для полного включения в работу у границы узловой фасонки. В качестве дополнительных элементов при усилении центрально-растянутых элементов используются, как правило, полосы и круглые стержни (рис. 15.1). При этом в случае приварки усиливающих полос к полкам и перу спаренных уголков требуется срезка выступающих концов соединительных планок. В случае обеспечения совместной работы дополнительных элементов с усиливаемым растянутым элементом посредством сварки сварные швы рекомендуется принимать с высотой катета шва 3…6 мм (в зависимости от толщины соединяемых деталей), а швы, расположенные вблизи края элемента, следует выполнять сплошными, т.к. прерывистые швы создают многочисленные «надрезы» – концентраторы напряжений, способствующие хрупкому разрушению при растяжении. Усиление сжатых элементов стальных конструкций производится:
В практике усиления металлических конструкций первый метод применяется для сжатых элементов небольшой длины (коротких), когда прочность элемента определяется площадью его поперечного сечения. Два других метода усиления характерны для длинных сжатых элементов, теряющих устойчивость при разрушении. В первом случае для усиления центрально-сжатых элементов, аналогично растянутым, в качестве дополнительных элементов могут быть использованы полосы и круглые стержни, эффективно увеличивающие площадь поперечного сечения, но незначительно изменяющие его жесткость при изгибе (см. рис. 15.1). Как и в случае растянутых элементов, дополнительные детали усиления должны заводиться в узлы сопряжения. При усилении сжатых элементов увеличением поперечного сечения с уменьшением его гибкости в качестве дополнительных элементов используются прокатные профили в виде труб, уголков, швеллеров и т.д., развивающих сечение и эффективно повышающих его жесткость при изгибе (рис. 15.2). При этом если нет опасности потери устойчивости для сечения не усиленного элемента вблизи узла, детали усиления могут быть не заведены в узел и не прикреплены к нему. Допускается применение прерывистых швов, уменьшающих сварочные деформации, сокращающие сроки сварочных работ и массу наплавленного металла. 29. Усиление внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых металлических элементов. 31. Усиление металлических конструкций методом увеличения сечения элементов. Усиление металлических конструкций, работающих на растяжение, сжатие и изгиб, увеличением поперечного сечения элементов производится присоединением дополнительных элементов. Совместная работа дополнительных элементов усиления с усиливаемой конструкцией обеспечивается путем сварки, а также с помощью болтового или заклепочного соединения. При выполнении усиления центрально-растянутых и сжатых металлических конструкций следует стремиться к сохранению центровки усиливаемых элементов и узлов соединений (то есть дополнительные элементы необходимо располагать так, чтобы положение центра тяжести элемента после усиления не изменялось), в противном случае, требуется проверка прочности усиленного элемента и узла сопряжения с учетом появившегося эксцентриситета. При конструировании усиления сварные швы, болтовые и заклепочные соединения необходимо располагать в удобных для исполнения и контроля качества местах. Кроме того, при сварных соединениях следует учитывать появление дополнительных и остаточных сварочных деформаций. Например, усиление ферм следует начинать с элементов и узлов нижнего пояса, а затем производить усиление верхнего пояса. Обеспечение совместной работы дополнительных деталей при усилении растянутых элементов производится их обязательной заводкой в узлы на расстояние, необходимое для размещения прикрепляющих швов, достаточных для полного включения в работу у границы узловой фасонки. В качестве дополнительных элементов при усилении центрально-растянутых элементов используются, как правило, полосы и круглые стержни (рис. 15.1). При этом в случае приварки усиливающих полос к полкам и перу спаренных уголков требуется срезка выступающих концов соединительных планок. В случае обеспечения совместной работы дополнительных элементов с усиливаемым растянутым элементом посредством сварки сварные швы рекомендуется принимать с высотой катета шва 3…6 мм (в зависимости от толщины соединяемых деталей), а швы, расположенные вблизи края элемента, следует выполнять сплошными, т.к. прерывистые швы создают многочисленные «надрезы» – концентраторы напряжений, способствующие хрупкому разрушению при растяжении. Усиление сжатых элементов стальных конструкций производится:
В практике усиления металлических конструкций первый метод применяется для сжатых элементов небольшой длины (коротких), когда прочность элемента определяется площадью его поперечного сечения. Два других метода усиления характерны для длинных сжатых элементов, теряющих устойчивость при разрушении. В первом случае для усиления центрально-сжатых элементов, аналогично растянутым, в качестве дополнительных элементов могут быть использованы полосы и круглые стержни, эффективно увеличивающие площадь поперечного сечения, но незначительно изменяющие его жесткость при изгибе (см. рис. 15.1). Как и в случае растянутых элементов, дополнительные детали усиления должны заводиться в узлы сопряжения. П  ри усилении сжатых элементов увеличением поперечного сечения с уменьшением его гибкости в качестве дополнительных элементов используются прокатные профили в виде труб, уголков, швеллеров и т.д., развивающих сечение и эффективно повышающих его жесткость при изгибе (рис. 15.2). При этом если нет опасности потери устойчивости для сечения не усиленного элемента вблизи узла, детали усиления могут быть не заведены в узел и не прикреплены к нему. Допускается применение прерывистых швов, уменьшающих сварочные деформации, сокращающие сроки сварочных работ и массу наплавленного металла.Рис. 15.1. Усиление увеличением поперечного сечения без изменения гибкости металлических элементов: а – из спаренных уголков; б – из спаренных швеллеров; в – из двутавров Р  ис. 15.2. Усиление увеличением поперечного сечения с уменьшением гибкости металлических элементов: а – из спаренных уголков; б – из спаренных швеллеров и двутавров; в – сварных сплошного сечения; г – клепаных Уменьшение расчетной длины отдельных элементов эффективно в случае, когда не обеспечена их устойчивость. Усиление сжатых элементов уменьшением его расчетной длины в плоскости стропильной фермы производится установкой дополнительных раскосов или подвесок (рис. 15.3, а), из плоскости фермы или для отдельно стоящих стоек – предварительно напряженных шпренгелей (рис. 15.3, б, в). Р  ис. 15.3. Усиление стальных конструкций за счет уменьшения их расчетной длины: а – установкой дополнительных раскосов; б, в – установкой предварительно напряженных шпренгелей: 1 – усиливаемый элемент, 2 – дополнительные раскосы, 3 – дополнительная подвеска, 4 – предварительно напряженные шпренгели Усиление изгибаемых металлических конструкций имеет следующие особенности:
Некоторые варианты конструктивных схем усиления стальных балок приведены на рис. 15.4 и 15.5. Рис. 15.4. Усиление изгибаемой балочной конструкции в пролете Р ис. 15.5. Усиление стальных балок увеличением поперечного сечения с применением: а – пластин; б – стержней; в – уголков; г – труб; д – двутавров Усиленная стальная балка кроме условия прочности должна удовлетворять условиям общей и местной устойчивости. Повышение местной устойчивости балок достигается установкой дополнительных поперечных (рис. 15.6, а), продольных (рис. 15.6, б) и диагональных ребер жесткости (рис. 15.6, в). С целью уменьшения концентрации местных напряжений у концов коротких поперечных ребер жесткости в сжатой зоне они должны быть окаймлены продольными ребрами жесткости (рис. 15.6, г). Повышение местной устойчивости элементов стальных конструкций может быть достигнуто также их бетонированием (рис. 15.7, а) или прикреплением к ним деревянных деталей (рис. 15.7, б, в). Р ис. 15.6. Усиление стенок стальных балок дополнительными ребрами жесткости: а – поперечными; б – продольными; в – диагональными; г – короткими поперечными с окаймлением их продольными ребрами жесткости Рис. 15.7. Усиление стенок стальных конструкций: а – заполнением полости колонны бетоном; б, в – прикреплением деревянных брусьев; 1 – усиливаемая стальная конструкция, 2 – бетон, 3 – отверстие в стенке для заполнения бетоном, 4 – деревянные брусья, 5 – стяжной болт |