Элементы сварных конструкций, испытывающие растяжение, сжатие или изгиб, могут быть усилены увеличением сечений путем приварки новых дополнительных деталей. Несущая способность элементов при этом возрастает с увеличением его сечения или жесткости. Но нагрев элемента в процессе сварки может снижать его несущую способность.
Степень снижения зависит от режима сварки, толщины и ширины элемента, направления сварки. Для продольных швов снижение прочности не превышает 15%, для поперечных швов может достигать 40%. Поэтому наложение швов поперек элемента при его усилении под нагрузкой категорически запрещается.
Усиление под нагрузкой производят при напряжениях, не превышающих 0,8 Ry , где Ry – расчетное сопротивление стали, из которой изготовлен элемент.
Усиление сжатых стоек
Эффективным средством усиления сжатых стальных стержней является применение предварительно напряженных телескопических труб или элементов из других жестких профилей.
Сущность способа (рис. 13.1.) заключается в том, что разгружающая предварительно напряженная стойка состоит из двух труб требуемого Ø, причем внутренняя труба сжата, а наружная растянута.
 |
Рис. 1 3 .1. Усиление предварительно напряженной стойкой:
1 – предварительно напряженная стойка; 2 – сварной шов; 3 – накладки
Достигается это следующим способом: наружную трубу устанавливают в горизонтальном положении, с одного торца трубы приваривают фланец с центральным отверстием Ø 30…40мм, с другого торца на расстоянии 2..3 м строго по оси наружной трубы устанавливают внутреннюю трубу чуть меньшего Ø. Затем газовыми горелками производят нагрев наружной трубы до расчетного удлинения, вводят в неё внутреннюю трубу и обваривают по всему периметру свободного торца. Сокращаясь при остывании, наружная труба обжимает внутреннюю. Предварительно напряженный элемент устанавливают рядом с усиливаемой и плотно подклинивают под разгружаемую конструкцию. Затем двумя газовыми горелками наружную трубу разрезают в нижней части по окружности, освобождая, таким образом, усилие предварительного напряжения во внутренней трубе. Удлиняясь, она разгружает рядом стоящую колонну. Затем наружная труба в сечении разрезки заваривается и в состоянии воспринять часть добавочной нагрузки на колонну (стойку) после усиления. Этот способ может применяться при усилении внецентренно сжатых элементов.
Эффективным способом увеличения жесткости каркасов промышленных зданий является устройство предварительно напряженных тяжей и оттяжек. Но оттяжки требуют массивных анкерных устройств, увеличения площади застройки, а также они увеличивают сжимающие усилия в колоннах. Более эффективны тяжи, которые крепятся к устойчивым соседним зданиям. Натяжение таких затяжек осуществляют механическим, электромеханическим или комбинированным способом, а контроль эффективности усиления - по уменьшению смещений верхних узлов каркаса при горизонтальных нагрузках.
Повышения жесткости продольных и поперечных рам можно добиться установкой крестовых диагональных жестких связей.
Эффективный способ увеличения прочности и жесткости стальных ригелей – подведение под них прокатных или сварных балок с приваркой под нагрузкой в нагретом состоянии. При ограниченных габаритах помещений усиливающую балку устанавливают сверху, вскрывают пол и приваривают её к верхней полке усиливаемого ригеля в предварительно напряженном состоянии.
Усиливающие балки (расположенные сверху или снизу усиливаемых) жестко закрепляют в узлах рамы.
Повышения несущей способности стропильных балок и ригелей, возможно, добиться устройством сплошного железобетонного настила, жестко связанного с верхним поясом балок. В этом случае жесткость ригеля существенно повышается, и его можно рассматривать как тавровую железобетонную балку с жесткой арматурой.
Наиболее часто требуют усиления сжатые стальные элементы. Усиление осуществляется приваркой полос, уголков и других элементов (рис. 13.2) без предварительного напряжения. Недостаток этого способа – элементы усиления поздно включаются в работу. Приварка этих элементов вызывает в сжатых стойках дополнительные деформации, что снижает эффективность усиления. Поэтому этот способ усиления применяют, если временная нагрузка на стойки составляет не менее 40% от постоянной, и во время работ по усилению она отсутствуют.
При усилении стальных стоек напряженными элементами увеличивают их поперечное сечение и уменьшают их свободную длину. При этом следует стремиться к максимальному увеличению радиусов инерции сечения (рис. 13.2.).
 |
Рис. 1 3 .2. Схемы усиления стоек ненапряженными элементами
При выполнении усиления нагрузка на стойке не должна превышать 50…60% от расчетной нагрузки.
При небольшой гибкости усиливаемого элемента необходимо уменьшить эксцентриситет от смещения, а при гибкости λ > 80 – увеличивать его устойчивость.
Присоединение элементов усиления осуществляют в основном сваркой. Сварочный прогиб для элементов, которые усиливаются под нагрузкой, являются нагружающим фактором. Поэтому усиливающий элемент приваривают сначала точечной сваркой, затем накладывают основной шов, который выполняют прерывистым. Преимущество прерывистого шва – уменьшает деформации элементов, сокращает сроки сварочных работ и уменьшает массу наплавленного металла.
Усиление балок проводят увеличением сечения. При этом необходимо выполнить их разгрузку не менее чем на 60% или установить временные дополнительные опоры. При проектировании усиления необходимо соблюдать следующие технологические правила: объем сварки должен быть минимальным; сварные швы следует располагать в удобных доступных местах; необходимо избегать потолочной сварки; сначала надо усиливать нижний пояс, затем верхний, что исключает прогиб балки в момент усиления.
Наиболее простой способ усиления – симметричными накладками (рис. 13.3).
 |
Рис. 1 3 .3. Схемы усиления балок симметричными накладками
Но при этом возникает необходимость в большом объёме потолочной сварки. При большой ширине нижней накладки можно избежать потолочных швов, но ширина её должна превышать 50 δ, иначе возникает значительная концентрация напряжений по кромкам балки.
Проверку прочности и устойчивости усиленной балки производят как для целого сечения, так как критические усилия не зависят от величины напряжений, существовавших до усиления.
Для повышения местной устойчивости локальных участков стенки балки, устанавливают на этих участках короткие рёбра жёсткости, окаймляя их продольными рёбрами (рис. 13.4).
 |
Рис. 1 3 .4. Местное усилие балок:
1,2 – ребра жесткости
На металлические конструкции должны быть нанесены огнезащитные тонкослойные составы терморасширяющегося типа. При возникновении пожара под воздействием высокой температуры они, увеличиваясь по толщине до 40 раз, создают слой негорючей пены с низким коэффициентом теплопроводности, резко снижая передачу тепловой энергии к защищаемой конструкции. Составы терморасширяющегося типа для огнезащиты металла используются для достижения предела огнестойкости до 90–120 мин. Как наиболее качественные зарубежные огнезащитные покрытия, которые могут обеспечить предел огнестойкости конструкций до 4 часов, себя зарекомендовали Pyrocrete -241 и Chartek -7. Серия огнезащитных материалов Pyrocrete представлена на мировом рынке уже более 30 лет и широко используется для огнезащиты несущих конструкций особо важных объектов в разных странах. Pyrocrete -241 представляет собой однокомпонентный порошкообразный материал на основе композиции 5 типов легковесных цементов с наполнителем из слюды и стекловолокон, который смешивается с водой перед нанесением на конструкцию. Состав рекомендуется применять для обработки стальных и бетонных конструкций внутри помещений и под открытым небом. Достоинство составов Pyrocrete -241, СОШ-1 и Chartek -7 - легкий способ их нанесения (распылением или шпателем); при этом не требуется специальной грунтовки. Составы не содержат асбеста, хлоридов и сульфидов. Наносить составы на конструкции можно и в цеху, и на стройплощадке с последующей транспортировкой последних к месту монтажа. Снаружи составы могут иметь гладкую поверхность, либо окрашиваться краской под нужный дизайн.
Состав Pyrocrete -241 прошел широкие испытания и сертификацию в различных международных организациях. Его испытания для стандартного и "углеводородного" пожара проведены в Великобритании международным испытательным центром Fire Insurers Research and Testing Organization ( FIRTO ). Качество состава подтверждено сертификатом Lloyd ' s Register of Shipping , который включает в себя дополнительные испытания по методу "прямого удара" реактивного пламени. В настоящее время данный материал является одним из наиболее долговечных, ударопрочных и атмосфероустойчивых огнезащитных материалов на цементной основе, представленных на мировом рынке.
На отечественном рынке экологически безопасных огнезащитных красок появились покрытия последнего поколения ВУП; ВУП-2, разработанные и запатентованные НПО «Неохим» (Россия), а также огнезащитная краска ОЗК-1, разработанная ООО «КРОЗ» (ТУ 2316-002-54737814-03). Эти краски обеспечивают четвертую группу огнезащитной эффективности (0,75 часа) и имеют сертификаты пожарной безопасности ( www.croz.ru email:croz@comail.ru).
Приводим примеры огнезащитных покрытий, изготавливаемых по лицензии итальянских и французских фирм [8].
Краска огнезащитная для стальных строительных конструкций
«ПРОТЕРМ СТИЛ»
Производитель: ООО «А+В» по лицензии фирмы «ITALVIS PROTECT S.r.l», Италия
ТУ 2316-001-20942052-00
Применяется для повышения предела огнестойкости строительных конструкций до 60 минут.
Огнезащитная вспучивающаяся краска ПРОТЕРМ СТИЛ представляет собой вспучивающую систему на основе антиперентов, коксо- и газообразующих добавок и органического раствора синтетического пленкообразователя. При высокой температуре краска образует теплоизолирующую пену, обеспечивающую эффективную огнезащиту стальных строительных конструкций от воздействия теплового потока и пламени.
ПРОТЕРМ СТИЛ применяется для защиты стальных несущих конструкций на всех видах объектов гражданского и промышленного строительства.
Краска соответствует требования пожарной безопасности, установленной НПБ 236-97 для 4-ой группы огнезащитной эффективности при усредненной толщине сухого слоя 1,7 мм и расходе 2,5 кг/м2.
Краска прошла сертификацию в России, Украине, Белоруссии.
Сертификат пожарной безопасности ССПБ. RU. УП001.В02626 то 17.02.03 г.
Номограмма для определения толщины огнезащитного покрытия «ПРОТЕРМ СТИЛ» для несущих стальных конструкций при критической температуре прогрева от 500 0С и выше..
Покрытие огнезащитное для несущих строительных конструкций
«НЬЮСПРЕЙ»
Производитель: ООО «А+В» по лицензии фирмы «PROJISO», Франция
ТУ 5767-002-20942052-00
Применяется для повышения предела огнестойкости строительных конструкций до 180 минут.
Огнезащитное покрытие НЬЮСПРЕЙ состоит из вспученного вермикулита, неорганического связующего и специальных добавок. Данное покрытие представляет собой негорючую теплоизоляционную систему, обладающую высокими теплозащитными свойствами, позволяющими великолепно предохранять строительные конструкции от воздействия теплового потока и пламени.
Материал поставляется в виде сухой смеси.
Покрытие является высокоэффективным теплоизолятором и под воздействием огня не изменяет свой внешний вид, не растрескивается и не отслаивается от поверхности защищаемой конструкции, выдерживает небольшие вибрации и деформации, не имеет в своем составе асбестосодержащих и других, вредных для здоровья человека и окружающей среды компонентов.
Покрытие соответствует требованиям пожарной безопасности, установленным НПБ 236-97 и обеспечивает предел огнестойкости строительных конструкций до 3-х часов.
Огнезащитное покрытие НЬЮСПРЕЙ прошло сертификацию в России, Украине, Белоруссии.
Сертификат пожарной безопасности ССПБ. RU. УП001.В02679 то 03.09.03 г.
Покрытие огнезащитное для несущих строительных конструкций
«ДЕВИСПРЕЙ»
Производитель: ООО «А+В» по лицензии фирмы «PROJISO», Франция
ТУ 5767-003-20942052-00
Применяется для повышения предела огнестойкости строительных конструкций до 150 минут.
Огнезащитное покрытие ДЕВИСПРЕЙ состоит из каолинового волокна, неорганического связующего (портландцемента) и специальных добавок. Покрытие представляет собой негорючую теплоизоляционную систему, обладающую высокими теплоизоляционными свойствами и малой воздухопроницаемостью, что позволяет предохранить строительные конструкции от воздействия теплового потока и пламени.
Материал поставляется в виде сухой смеси.
Покрытие применяется для защиты стальных железобетонных конструкций и ограждающих строительных конструкций на всех видах объектов гражданского и промышленного строительства.
Покрытие образует сплошное, повторяющее форму защищаемой конструкции покрытие без стыков и температурных мостиков, выдерживающих вибрации и небольшие деформации защищаемых конструкций, под воздействием огня не растрескивается и не отслаивается от поверхности защищаемой поверхности, не изменяет свои огнезащитные, а также физико-химические свойства в процессе эксплуатации зданий и сооружений и не разрушает существующую антикоррозийную защиту, не имеет в своем составе асбестосодержащих и других, вредных для здоровья человека и окружающей среды компонентов.
Покрытие соответствует требованиям пожарной безопасности, установленным НПБ 236-97 и обеспечивает предел огнестойкости строительных конструкций до 2,5-х часов.
Огнезащитное покрытие ДЕВИСПРЕЙ прошло сертификацию в России, Украине, Белоруссии.
Сертификат пожарной безопасности ССПБ. RU. УП001.В02631 то 30.07.02 г.
Номограмма для определения толщины огнезащитного покрытия «ДЕВИСПРЕЙ» для несущих стальных конструкций при критической температуре прогрева от 500 0С и выше.
Современные антикоррозийные морозостойкие грунт-эмали “Унипол” применяют при температуре от -15С до +35С и наносят на мокрую поверхность. Имеют следующие свойства:
-время высыхания до степени “3”- два-три часа;
-однокомпонентность;
-гидрофобность;
-износостойкость;
-химстойкость;
-нанесение на ржавчину до 100 мкм;
-совместимость со старыми покрытиями;
-долговечность более 10 лет;
-пониженные требования к подготовке поверхности;
-хорошая агдезия к металлу и бетону.
Отечественное предприятие НПО “НЕОХИМ” разработало экологически безопасные огнезащитные краски ВУП-2, ВУП-2К, ВУП-2Д, которые имеют следующие свойства:
-стабильность и неоднородность состава;
-легкость удаления и восстановления покрытия после пожара или короткого замыкания;
-небольшой вес и малая толщина после нанесения;
-сохраняют огнезащитные свойства после воздействия воды;
-небольшой расход;
-не токсичный, экологически полноценный материал на водной основе;
-пожаровзрывобезопасны в процессе нанесения, эксплуатации и при перевозке;
-не имеют запаха при нанесении;
-возможность эксплуатации в атмосферных условиях в диапазоне температур от -60С до +80С и средах различной степени агрессивности при нанесении защитно-декоративного слоя лакокрасочных материалов;
-белый цвет, светло-серый или другой пастельный цвет;
-выдерживает трехкратное замораживание до -20С при хранении и транспортировке;
-краски ВУП-2, ВУП-2К, и ВУП-2Д взаимосовмещаемые.
Глава 14. ПРИНЦИНЫ усиления деревянных конструкций.
Многолетний опыт эксплуатации деревянных конструкций показал, что при соблюдении температурно-влажностного проветриваемого режима эксплуатации деревянные конструкции обеспечивают длительный (несколько сот лет) срок безопасной работы.
Частичный или полный ремонт деревянных конструкций чаще всего связан с некачественной их защитой от непосредственного увлажнения атмосферными или техногенными водами, плохой термоизоляцией и пароизоляцией, отсутствием систематической просушки древесины, неудовлетворительной защитой от гниения и энтомологических разрушителей.
Для длительной безопасной эксплуатации деревянных конструкций необходимо создать вокруг них соответствующие температурно-влажностные условия. Если это невозможно по технологическим соображениям, деревянные конструкции следует тщательно обработать ядохимикатами - антисептировать.
Антисептирование деревянных конструкций производят в весенний или летний период, так как в это время личинки жуков подходят к поверхности пораженной древесины, и обеспечивается просушивание деревянных конструкций.
В качестве антисептиков используют водные растворы фтористого натрия и содового фтористого натрия (концентрация 3…4%), кремнефтористого натрия (3…4%), кремнефтористого аммония (5…10%), хлористого цинка (5%), пасты на основе битумных материалов, кузбасслаке и т.д.
Антисептики в виде водных растворов применяют для тех деревянных конструкций, которые защищены от увлажнения и вымывающего воздействия воды. Антисептические пасты используют для защиты деревянных конструкций, которые эксплуатируются в условиях повышенной влажности.
Деревянные элементы, подлежащие сплошной окраске ( окна, двери, чистые полы), не антисептетируются. При влажности окружающей среды до 25 %, отсутствии опасности или обеспечении быстрого высыхания конструкций применяют нормальное (одноразовое) антисептирование, при более сложных условиях эксплуатации - повышенное (удвоенное).
Защита деревянных конструкций от возгорания осуществляется огнезащитными составами-антипиренами (борной кислотой, бурой, сульфатом аммония и т.д.). Для защиты наружных поверхностей применяют атмосферостойкие составы (ПВХ и парафин с пигментами, хлорлакойль, уайт-спирит, сурик и т.п.)при большой влажности (61…75%)- влагостойкую ХЛ-СЖ, сланцевую смолу, железный сурик, при влажности менее 60%-неблагостойкую хлоридную краску ХЛ-К, силикатную краску СК-Л, суперфосфатную обмазку и др.
В огнезащитные составы могут добавляться антисептетики, которые не снижают огнезащитных свойств состава и позволяют осуществить комбинированную защиту деревянных конструкций от возгорания и гниения.
Отсутствие качественных продуктов или их заделка жильцами дома ухудшает вентиляцию деревянных конструкций, приводит к интенсивному гниению, прежде всего опорных балок и черного пола. Из-за плохой термоизоляции концы балок с северной стороны здания промерзают и увлажняются конденсатом. Увлажнение конструкций перекрытий приводит к повышению деформативности балок, их гниению и снижению эксплуатационной надежности.
Рис. 14.1. Усиление опорной части балки перекрытия:
1-накладки; 2-усиливаемая балка; 3-вкладыш; 4- соединительные элементы.
При поражении гнилью опорных частей отдельных балок перекрытий взамен обрезанного сгнившего конца устанавливают две накладки из досок, сечение которых определяется расчетом и должно быть несколько больше, чем сечение существующей балки (рис. 14.1.)
При большом объеме повреждений применяют прутковые протезы, которые изготовляют заранее в мастерских. Длину протезов принимают на 10% больше двойной длины обрезанного конца балки. Опорные части выполняют из швеллеров (№20-30-для балок междуэтажных перекрытий, №12-16-для чердачных перекрытий).
Для установки прутковых протезов под дефектные балки подводят временные опоры, разбирают деревянное перекрытие по ширине на 75 см снизу и на 1,5 м сверху от стены, спиливают поврежденный участок балки по длине примерно на 0,5 м, заводят протез в опорную нишу и скрепляют его с балкой гвоздями (рис. 14.2 ) .
Рис. 14.2 Усиление балок перекрытия прутковыми протезами:
1-прутковый протез; 2- усиливаемая балка.
Поврежденную грибком древесину необходимо немедленно сжечь, новую древесину должны применять в воздушно-сухом состоянии, а также обрабатывать огнезащитными составами и антисептиками.
При повышенных нагрузках на перекрытие в деревянных балках появляются продольные трещины в средней зоне. Аналогичные трещины могут возникнуть и при усушке древесины.
При незначительных дефектах деревянных перекрытий их ремонт осуществляют протезированием, наращиванием сечения балок, частичной заменой черного или чистого пола. Протезирование применяют при поражении гнилью или жучками небольших участков балок, оно заключается в аккуратном вырезании дефектного участка и установкой на гвоздях (болтах) новой древесины. Места усиления должны быть соответствующим образом антисептированы.
При усилении наращиванием сечение балки увеличивается накладками расчетного сечения по всей длине или части пролета. Усиливаемые элементы крепят к существующей балке гвоздями или болтами.
При достаточной толщине перекрытия усиление деревянных балок может быть осуществлено с помощью надбалок или подбалок, которые крепят к усиливаемой балке с помощью вертикальных болтов. Усиленные концы балок междуэтажных перекрытий антисептируют и заделывают в стены наглухо, в чердачных перекрытиях балки оставляют открытыми сверху, утепляя их эффективным материалом.
Элементы усиления должны быть изолированы от каменной кладки (бетона) прокладкой из толя или рубероида.
При значительных дефектах деревянных балок рекомендуются преобразование их в шпренгельные фермы, в балки составного сечения или полная замена путем установки рядом с поврежденной балкой новой.
Ремонт деревянных покрытий, как правило, связан с расстройством узловых соединений (появлением трещин в местах концентрации напряжений), обнаружением продольных трещин в строительным конструкциях из-за усушки древесины или перегрузки кровли, гниением деревянных конструкций из-за плохого проветривания, замачивания, некачественного антисептирования и т.п. Чаще всего гниению подвержены мауэрлат и участки стропильных ног, примыкающих к нему. При перегрузке кровли появляются также расслоения древесины в стропилах в местах крепления затяжки.
Реконструкция кровли требуется при замене более легкого кровельного покрытия (например: кровельного железа) на более тяжелое (асбестоцементные листы). В этом случае, как правило, необходимо увеличить уклон стропил и их сечение.
Усиление стропил при незначительных повреждениях гнилью осуществляют протезированием или наращиванием. При необходимости увеличения уклона устанавливают новые стропила, которые соединяют с существующими стойками и подкосами (рис. 14.3). При наличии средней стены увеличение несущей способности стропил можно добиться установкой дополнительных подкосов, а в случае ее отсутствия-второй по высоте затяжкой или шпренгелем.
Рис. 14.3 Усиление деревянных стропил:
1-усиливаемая стропила; 2- новые стропила; 3-подкос; 4-шпренгель.
Продольные трещины в стропилах стягивают:
металлическими хомутами на болтах.
Усиление деревянных стропильных ферм всех типов осуществляют различными способами с учетом характера обнаруженных дефектов:
при загнивании опорных концов ферм вырезают опасный участок, заменяя его протезами,
при недостаточной несущей способности стыка нижнего пояса (растянутого раскоса) устраивают дополнительные накладки или растянутые тяжи между узлами ферм,
при потере устойчивости верхнего пояса или сжатых элементов решетки устанавливают дополнительные связи или увеличивают сечения элементов, прикрепляя к ним с помощью болтов или гвоздей дополнительные бруски или доски.
Усиление деревянных арок и рам зависит от вида конструкции и характера обнаруженных дефектов. Наиболее простым способом усиления гнутых арок из нескольких слоев досок, соединенных на гвоздях, является устройство обшивки из двух слоев досок, которые крепятся к вертикальным поверхностям арок также на гвоздях. Кружальные арки усиливают постановкой рядом со старой аркой новой из косяков и скреплением их гвоздями или болтами.
Гнутые арки можно усилить превратив их в металлодеревянные фермы (рис. 14.4).
Рис. 14.4 Усиление гнутых арок:
1- затяжка; 2-ферма усиления.
К распространенным дефектам в дощато-гвоздевых и клеефанерных рамах является выпучивание их нижних поясов в карнизных узлах. После разгрузки рам нижние пояса выправляют и усиливают постановкой парных накладок или нашивкой фанерных диагональных фасонок. Усиленные сжатые пояса смежных рам должны быть раскреплены связями. Нижние растянутые пояса рам усиливают парными накладками или металлическими тяжами.
Тонкостенные пространственные деревянные своды оболочки усиливают пришивкой по поверхности купола дополнительного кольцевого настила из реек или постановкой изнутри ребер жесткости. Ребра усиления, должны упираться в нижнее растянутое кольцо из стали и в верхнее сжатое кольцо из деревянных кружальных косяков. Таким образом, тонкостенный купол-оболочка превращается в ребристый купол. Загнившую на небольших участках дощатую обшивку сводов заменяют новой.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 258.
