Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Обстеження будівельних конструкцій
Підсилення сталевих конструкцій
Ціль – збір необхідних даних для оцінки технічного стану будівельних конструкцій, що знаходяться в експлуатації: споруд, окремої їх частини, конструкцій, елементів, вузлів.
Необхідність:
- при тривалій експлуатації;
- при аварії аналогічних об'єктів (конструкцій), що експлуатуються в схожих умовах;
- при зміні навантажень на несучі конструкції, що пов'язано з реконструкцією та перепрофілюванням об'єкта за призначенням;
- після надзвичайних, не передбачених нормами дій і впливів на будівельний об'єкт;
- при тривалій експлуатації об'єкта, коли під час планового огляду виявлені пошкодження і дефекти, які становлять безпосередньо небезпеку руйнування чи можуть в подальшому викликати аварійний стан і таке інше.
1. Справний - виконуються всі вимоги.
2. Роботоспроможний – часткові відхилення, але без порушень вимог за граничним станом І групи і при технічному порушенні ІІ групи, які в конкретних нормах не обмежуються нормами функціонування виробу.
3. Обмежено працездатний – для забезпечення функціонування виробництва необхідний контроль за станом конструкцій і параметрами технологічних процесів.
4. Аварійний – при порушенні вимоги за граничним станом І групи або неможливості протягом строку запобігти цим порушенням.
Моральне зношення (функціональне) – знецінення якостей конструкцій.
Терміни морального зношення великі і залежать від розвитку суспільства:
- виробничі будівлі з металевим каркасом – 100 років;
- виробничі будівлі зі змішаним каркасом – 40-50 років;
- виробничі будівлі з легких металевих конструкцій – 40-50 років;
- несучі конструкції багатопов. цивільних будівель – до 150 років;
- несучі конструкції великопрольотних будівель – 40-80 років;
- вантажопідйомні крани – 40 років;
- доменні конструкції – 30-40 років.
Фізичне (матеріальне) зношення – процес розвитку і накопичення дефектів і пошкоджень та поступової втрати первісних технічних властивостей в процесі експлуатації.
Терміни фізичного зношення:
- металеві каркасні виробничі будівлі, які експлуатуються в сильно і середньоагресивному середовищі – 20-30 років;
- металеві каркасні виробничі будівлі, які експлуатуються в неагресивному середовищі – 60 років;
- відкриті конструкції, що експлуатуються в індустріальній атмосфері (башти, щогли) – 30 років;
- підкранові конструкції при середньому режимі роботи крана і агресивному середовищі – 20-25 років;
- підкранові конструкції при важкому режимі роботи крана і неагресивному середовищі – 10-15 років;
- несучі конструкції цивільних будівель – 70 років.
Фізичне зношення залежить від таких факторів:
- від ступеня агресивності середовища;
- від ступеня мінливості навантаження;
- від конструктивної схеми.
В процесі експлуатації накопичуються пошкодження, які призводять до відмови конструкцій. Також відмови пов’язані з конструкційно-технологічними недосконалостями (дефектами).
Причини відмов, що пов’язані з проектуванням:
- Помилки зв’язані з визначенням навантаження.
- Помилки при розробці робочих креслень.
- Недосконале вирішення вузлів, що призводить до зниження несучої здатності конструкцій.
- Рішення, які призводять до неможливості виготовлення якісних конструкцій.
Відмови пов’язані з конструкційно-технологічними недосконалостя-ми (дефектами).
Причини відмов, що пов’язані з виготовленням:
- застосовують не ті зварювальні матеріали;
- відстань між швами повинна бути відповідною до норм;
- невідповідність марки сталі проекту;
- відхилення загальних геометричних розмірів конструкцій, окремих елемен тів і вузлів від проектних;
- необґрунтована заміна профілю елементів, форми і розмірів фасонок у вузлах;
- заміна видів з'єднань;
- непрямолінійність елементів;
- неточна підгонка елементів у вузлах сполучення, розцентрування;
- неякісне виконання зварних швів (або їх відсутність), болтових або заклепкових з'єднань;
- дефекти протикорозійного захисту.
Основними чинниками, що впливають на ступінь і швидкість фізичного зносу конструкцій каркаса в процесі експлуатації, є: дія кранів; наявність агресивного середовища; порушення правил технічної експлуатації; погіршення роботи конструкцій через інтенсифікацію технологічних процесів; дія від сезонних змін температур або від високих температур в гарячих цехах; збільшення постійних навантажень при періодичних ремонтах покрівлі (особливо частих в будівлях з жорсткими каркасами); наявність навантаження від технологічного пилу, що не враховується в розрахунках; низька якість робіт при планових ремонтах.
Найістотніші дії на конструкції каркасів чинять мостові крани, особливо важкого типа (групи режимів роботи кранів 7К ... 8К).
Не менш небезпечним чинником (чим дії кранів), що впливає на швидкість фізичного зносу конструкцій, є поразка їх корозією, яка може виникати через порушення правил експлуатації; невдалих конструктивних форм (наявність важкодоступних для спостереження, очищення і фарбування пазух, щілин і т. д.); застосування невідповідних конкретному агресивному середовищу антикорозійних покриттів; несвоєчасне відновлення конструкцій. Корозія при швидкості розповсюдження більше 0,1мм в рік особливо небезпечна для сталевих конструкцій (інтенсивно зменшується товщина і площа перерізу елементів) і може за 40...50 років вивести конструкцію повністю з ладу. Найбільш схильні до корозії ферми, покриття, бази колон.
Механічні пошкодження конструкцій викликаються напруженою роботою кранів і порушеннями правил експлуатації конструкцій і устаткування. Так, наприклад, при монтажі або ремонті устаткування до кроквяних ферм зовні їх вузлів часто підвішують блоки для підйому вантажів або скидають на підкранові конструкції і балки робочих майданчиків деталі ремонтованого устаткування, при прокладці комунікацій підвішують трубопроводи в недозволених місцях, послаблюють перерізи несучих елементів, вирізуючи в них отвори, а в деяких випадках навіть видаляючи, що заважають, елементи грат ферм, колон, зв'язків.
Вельми небезпечною атмосферною дією є снігове навантаження, мінливість якого може бути причиною пошкоджень і навіть обвалень конструкцій. Стан конструкцій покриття може бути усугублений збільшенням густини снігу при викидах на крівлю технологічного пилу і появою при лютих морозах ожеледних накопичень в зонах виведень вентиляційних труб. Густина сніжно-крижаної маси, змішаної з пилом, може досягати 1,3 т/м3. Винесення технологічного пилу, наприклад, в цехах цементних заводів, її нерівномірний розподіл по крівлі може привести до пошкоджень і обвалення покриття навіть за відсутності навантаження від снігу.
Пошкодження – це порушення, що виникли під час експлуатації.
Дефекти - це порушення, що виникли під час проектування або виготовлення конструкції.
Категорії дефектів та пошкоджень:
1. Надзвичайно небезпечні - дефекти і пошкодження особливо відповідальних елементів і з'єднань, які викликають небезпеку руйнування. При їх виявленні необхідно опера тивно повідомити про це відповідальну особу і, насамперед, забезпечити безпеку людей. Виконати термінові роботи щодо запобігання небезпеці обвалення конс трукцій для збереження майна (категорія А).
2. Небезпечні - дефекти і пошкодження, які не становлять в момент виявлення безпосеред ньої небезпеки для конструкцій, але в подальшому можуть перейти в першу ка тегорію. Тут є час для ґрунтовного обстеження і висновку про технічний стан констру кцій і відповідних рішень (категорія Б).
3. Звичайні - дефекти і пошкодження, які не належать до першої чи другої категорії, і їх наявність не пов'язана із загрозою суттєвого погіршення технічного стану конс трукції (категорія В).
4. Стани конструкцій, які значною мірою змінюють їх статичну роботу:
- вихід з проектного положення значної частини конструкції;
- загальний перекіс конструкції або її викривлення.
(Ще дивись додатково питання №30,27)
Залежно від мети (загальне ознайомлення, огляд і ін.) обстеження можуть бути вибірковими або повними.
Об'єм вибіркового обстеження призначається з урахуванням досвіду експлуатації однотипних конструкцій в аналогічних умовах. При цьому обстеженню підлягає не менше 20% однотипних конструкцій, у тому числі всі елементи, що знаходяться в найсприятливіших умовах по рівню напруження, особливо в зонах можливих механічних пошкоджень, агресивності дій зовнішнього середовища, підвищеної вібрації і т.п.
Вибіркове обстеження повинне бути замінено повним, якщо в процесі його виконання знайдені:
- різка нерівномірність значень параметрів технічного стану, що виміряються, властивостей матеріалів, ступені агресивності навколишнього середовища, умов навантажень;
- наявність дефектів і пошкоджень, істотно знижуючих несучу здатність і експлуатаційну придатність конструкцій (тріщини, великі прогини, істотний корозійний знос, відсутність елементів і з'єднань).
Склад робіт при обстеженні:
1. Аналіз завдання на проведення обстеження. Вивчення проектної документації. Ознайомлення з технічною виконавчою документацією. Попередня перевірка розрахунків і конструктивних рішень.
2. Ознайомлення і аналіз матеріалів попередніх оглядів об'єкта. З них можна встановити момент появи пошкоджень і дефектів. На ці факти слід накладати зовнішні фактори, які могли спричинити їх появу і подальший розвиток.
3. Огляд об'єкта обстеження. Обмір конструкцій, визначення відхилень їх від проектного положення. Встановлення ймовірного змінювання загальної статики конструкцій. Виявлення розміщення і розмірів пошкоджень і дефектів. Складання виконавчої документації — обмірювальних креслень, відомостей і класифікації пошкоджень і дефектів.
4. Уточнення фактичних навантажень і впливу умов експлуатації — ступінь агресивності, температурно-вологісний режим, можливість появи динамічних навантажень і таке інше.
5. Визначення фізико-механічних властивостей матеріалів. Необхідно: - ознайомитись з сертифікатами на матеріали;
- встановити основні механічні властивості матеріалів (розрахункові характеристики міцності і жорсткості) випробуванням зразків, узятих з конструкцій, чи використовуючи неруйнівні методи.
6. Дефектоскопія і встановлення якості матеріалів.
- Для залізобетонних конструкцій це: вологість, щільність і однорідність бетону; товщина захисного шару і зчеплення арматури з бетоном; ушкодження бетону морозом і інше.
- Для металевих конструкцій це: якість зварних швів; в разі необхідності встановлення хімічного складу сталі.
- Для дерев'яних конструкцій це: відносна вологість деревини, сортність деревини, якість клеєної деревини тощо.
7. Перевірні розрахунки споруди, конструкцій з урахуванням встановлених фактів: дійсної розрахункової схеми, фактичних механічних характеристик матеріалів, появою додаткових зусиль непередбачених проектом, зменшенням розрахункових геометричних параметрів перерізів елементів, появою місць концентрації напружень і таке інше.
8. Мотивований висновок про технічний стан об'єкту обстеження і рекомендації.
Перед обстеженням необхідно ознайомитися з проектною і виробничою до кументацією: завданням на проект; вихідними даними, що стосуються умов екс плуатації, навантажень; розрахун ками і робочими кресленнями для встановлення дотримання норм проектуван ня; паспортами виробів, сертифікатами на матеріали; виконавчими схемами змонтованих конструкцій; актами на приховані роботи, журналами зварювальних і бетонних робіт; кваліфікацією виконавців — наявністю допусків; наявністю лі цензії на проведення робіт і таке інше.
Додатково повинні бути вивчені такі документи: акт передачі в експлуатацію; паспорт об'єкта; журнали технічної експлуатації; документи про планові огляди і ремонти.
Відмови пов’язані з конструкційно-технологічними недосконалостя-ми (дефектами).
Причини відмов, що пов’язані з транспортуванням і монтажем:
— тріщини, вирізи, вириви в елементах і вузлах;
— загальні і локальні викривлення елементів;
— відхилення від проектного положення конструкцій та їх елементів;
— наявність непередбачених проектом з'єднань і закріплень конструкцій чи, навпаки, їх відсутність порівняно з проектом;
— неякісне виконання монтажних з'єднань;
— порушення протикорозійного захисту.
Найбільш поширені пошкодження, які впливають на роботоспроможність конструкцій, такі:
— розриви і тріщини в елементах і зварних швах;
— місцеві погнутості, жолоблення, викривлення елементів і фасонок у вузлах;
— викривлення елементів (може бути ознакою втрати стійкості);
— розлад болтових і заклепкових з'єднань;
— вирізи в елементах або відсутність елементів;
— руйнування захисних покриттів і корозія металу.
Аналіз проектно-технічної документації повинен дати відповіді на питання:
- історичного характеру: початок і період будівництва, час проведення капітальних і інших видів ремонту, перебудови або перепланування, зміни характеру експлуатації або технологічних процесів, дати можливих аварій або серйозних порушень умов експлуатації, аварця, пов'язаного із затопленням фундаментів або підйомом грунтових вод, та ін.;
- про об'ємно-планувальне і конструктивне рішення: ознайомлення із робочими кресленнями споруди (архітектурно-будівельними, конструкторськими, внутрішніх інженерних мереж і зовнішніх комунікацій, інженерного устаткування), із розрахунковими навантаженнями і діями, із заходами щодо захисту конструкцій від дії агресивних середовищ, із схемами розміщення технологічного устаткування;
- про інженерно-геологічні умови будівництва і експлуатації.
Крім основної проектно-технічної документації, розробленою організацією-проектувальником, повинні бути використаний додаткові матеріали: акти передачі в експлуатацію, акти на приховані роботи, паспорти-сертифікати, журнали виробництва робіт, журнали експлуатації, документи про проведені ремонти, будівельні реконструкції і ін.
У випадках, коли конструкції виконані відповідно до проекту і не мають дефектів і пошкоджень, за наявності технічної документації, включаючи дані про їх несучу здатність, перевірочні розрахунки можуть бути виконаний в обмеженому об'ємі: проводять зіставлення внутрішніх зусиль, що виникають від розрахункових навантажень, з несучою здатністю конструкцій, приведеною в технічній документації.
Перевірочні розрахунки несучої здатності існуючих конструкцій повинні виконуватися за даними проведених обстежень, тобто враховувати фактичні розміри перетинів, міцнісні і деформативні характеристики матеріалів, знайдені дефекти і пошкодження та ін.
Якщо ж конструкції мають дефекти і пошкодження, доцільно виділити серед підлягаючих перевірці розрахунком конструкцій дві групи: які не мають дефектів (пошкоджень) і з дефектами (пошкодженнями), здатними понизити несучу здатність елементів.
В процесі обробки результатів обстежень порівнюють дійсні (отримані при випробуваннях) міцнісні характеристики матеріалів конструкцій із закладеними в проекті.
При цьому для встановлення нормативних значень опорів матеріалів за наслідками випробувань, які отримані в процесі обстежень як для окремих зразків, так і для випробувань, виконаних на натурних конструкціях із застосуванням неруйнівних методів, використовуються оцінки ймовірності.
За відсутності проектно-технічної документації або її некомплектності необхідно виконати попередні обміри конструкцій і основні креслення будівель і споруд.
В процесі обмірювальних робіт необхідно фіксувати: деформації конструкцій і їх перевищення над допустимими; розміри перетинів і положення конструкцій в просторі (прив'язка до координатних осей і відміток); умови обпирання, конструкцію і якість сполучень і стиків елементів; міцність матеріалів конструкцій (орієнтовно); порушення суцільності (отвори, відколи, раковини і ін.), розшарування, зволоження і заморожування матеріалів конструкцій; підвищену тепло- і повітронепроникність обгороджуючих конструкцій і інші, які мають місце, дефекти і пошкодження специфічного характеру.
Види:
- рівномірна – залежить від того в якому місці даний об’єкт;
- нерівномірна – при дії місцевих впливів агресивних факторів.
Корозія може бути у вигляді точок, при обстеженні яких заміряють глибину та діаметр.
Атмосферну корозію в промислових районах можна, у свою чергу, підрозділити за умов протікання і кінетики корозійного процесу на три види (не рахуючи щілинної корозії). Всі вони протікають під невидимою плівкою вологи і мають, як правило, адсорбційну або фазову природу виникнення:
- Суха атмосферна корозія, якій відповідає хімічний механізм корозійного процесу — безпосереднє окислення, поверхні металу і утворення оксидних плівок (окисли і закиси заліза), протікає при невеликій вологості і характерна в початковий період експлуатації конструкцій. Її кількісні показники інтенсивності визначатимуться в основному величиною питомого поверхневого контакту а конструктивного елемента з атмосферою, так званою злитністю перерізу: а = р/А (де р — периметр перерізу, А — площа перерізу).
- Волога атмосферна корозія протікає при відносній вологість повітря менше 100 % під невидимою плівкою, що утворюється на поверхні елемента внаслідок адсорбційної, капілярної або хімічної конденсації вологи.
- Мокра атмосферна корозія — це корозія при безпосередньому зволоженні металевої поверхні атмосферними опадами або виробничими викидами.
Останнім двом видам корозії відповідає електрохімічний процес протікання корозійного процесу.
Чинники, що визначають швидкість корозійного процесу:
- величина критичної вологості φcr, при якій різко зростає швидкість корозії, залежить від складу атмосфери і стану поверхні.
- наявність в атмосфері різних агресивних газів. Найхарактерніші домішки — сірчистий газ, двоокис сірки, сірководень, двоокис вуглецю, аміак, хлористий водень, хлор.
- пил, що потрапляє з атмосфери або що осідає на поверхню елементів при виробничих викидах.
- неоднакова структура металу – особливо коли з’єднуються алюміній та сталь (необхідно використовувати прокладки).
- кристалічна будова металу – підповерхнева корозія, яку не видно в товщі елемента.
- вид профілю – більше кородують горизонтальні елементи, а на вертикальних корозія мінімальна.
При дослідженні і випробуванні металу слід визначати наступні характеристики:
- хімічний склад з виявленням вмісту елементів, передбачених державними стандартами або технічними умовами на сталь по ГОСТ 22536.1-77*, ГОСТ 22536.2-87, ГОСТ 22536.3-77* і др.;
- межу текучості, тимчасовий опір і відносне видовження при випробуваннях на розтягування (рекомендується проводити їх з побудовою діаграми роботи сталі) - по ГОСТ 1497-84*;
- ударну в'язкість для температур, відповідних групі конструкцій і кліматичному району по табл.50 «Сталі для стальних конструкцій будівель і споруд» СНіП II-23-81*, і після механічного старіння відповідно до державних стандартів або технічних умов на сталь.
Для конструкцій 1 і 2 груп табл.50 «Сталі для стальних конструкцій будівель і споруд» СНіП II-23-81*, виконаних з киплячої сталі товщиною понад 12 мм і що експлуатуються при негативних температурах, додатково слід визначати:
- розподіл сірчистих включень способом відбитка по Бауману по ГОСТ 10243-75*;
- мікроструктуру з уточненням розмірів зерен по ГОСТ 5639-82*.
Оцінка виконується по значенню вуглецевого еквіваленту:
Се = С + (Mn+Cr+Cu)/20 + Si/30+Ni/20+Mo/15 + (V+Mg)/10 + t/600
де, С, Mn, Cr, Cu, Si, Ni, Mo, V, Mg - вміст у відсотках вуглецю, марганцю, хрому, міді, кремнію, нікелю, молібдену, вольфраму і магнію у відсотках.
t – товщина прокату, мм.
Для визначення придатності сталі для зварювання із конструкції вирізають зразки для проведення хімічного аналізу.
Сталь вважається придатною для зварювання, якщо Се ≤ 0,35;
С ≤ 0,22%; S ≤ 0,055%; Р ≤ 0,05%; Si ≤ 0,22%.
тут – С, S, Р, Si – відсотковий вміст вуглецю, сірки, фосфору і кремнію.
Якщо сталь непридатна для зварювання, то ремонт або підсилення конструкцій необхідно виконувати за допомогою болтових з’єднань, або ж виконувати зварювання тільки при спеціальному обґрунтуванні.
Відповідно до вказівок ДБН «Навантаження і впливи» при розробці проектів реконструкції і підсилення навантаження і дії визначаються на основі результатів обстежень, при цьому атмосферні навантаження допускається приймати з урахуванням даних Держкомгідромета з урахуванням передбачуваного терміну служби конструкцій.
Розрахункове навантаження слід визначати як добуток її нормативного значення на коефіцієнт надійності по навантаженню f, визначуваний по вказівках ДБН «Навантаження і впливи». За наявності статистичних даних допускається визначати розрахункові значення навантажень безпосередньо по заданій вірогідності їх перевищення.
У випадках, коли визначити значення навантажень за даними обстежень Держкомгідромета не можливо або не доцільно (відсутність спостережень, відносно невелика частка навантаження в загальному рівні навантаження і т. п.), вони визначаються по вказівках ДБН «Навантаження і впливи» як для знову запроектованих конструкцій.
Нормативне навантаження від власної ваги конструкцій визначається за наслідками обмірів. Коефіцієнти надійності по навантаженню приймаються по вказівках ДБН «Навантаження і впливи».
Власну вагу сталевих конструкцій допускається встановлювати по кресленнях КМД з обов'язковими контрольними вимірами перетинів, а за відсутності цих креслень - за наслідками обмірів основних елементів конструкції (ферми кроквяні, підкроквяні і підкранові, колони, балки, гальмівні конструкції). При цьому вага визначається по формулі:
де G0 - вага основних елементів, кH; с - будівельний коефіцієнт ваги.
Постійні навантаження від власної ваги стаціонарно встановленого устаткування, трубопроводів, промислових проводок і агрегатів визначаються за паспортними даними або робочими кресленнями з урахуванням фактичної схеми їх розміщення і спирається на конструкції і узгоджуються із службою експлуатації будівель і споруд.
Дані про навантаження від устаткування, прийняті в розрахунку, приводяться в проектній документації і в необхідних випадках підкріплюються тими, що приводяться в проекті підсилення вказівками (рекомендаціями) по експлуатації.
Постійні навантаження від ваги покриттів (перекриттів) приймаються з урахуванням результатів розкриттів крівлі (огорож) і встановлення складу шарів. Нормативні значення цих навантажень визначаються зважуванням зразків і обробкою результатів зважування
Короткочасні навантаження на майданчики, перехідні містки і сходи, у тому числі навантаження від натовпу, встановлюються за наслідками обстеження і аналізу технологічного процесу і враховуються в повному об'ємі тільки при перевірці конструкцій, безпосередньо сприймаючих ці навантаження.
Нормативні вертикальні навантаження, які передаються колесами мостових і підвісних кранів, визначаються за паспортними даними або за наслідками зважування кранів.
Нормативні значення атмосферних навантажень рекомендується уточнювати на підставі даних організацій Держкомгідромета. Обробка даних виконується по спеціальних методиках.
При визначенні вітрових навантажень допускається враховувати фактичну орієнтацію будівель і споруд на місцевості і затінювання від сусідніх стаціонарних будівель і споруд.
Розрахунок конструкцій на сумісну дію навантажень від снігу, вітру і мостових кранів допускається виконувати з використанням коефіцієнтів поєднання, визначених з урахуванням реальних статистичних даних і питомого впливу діючих навантажень.
Визначальний чинник інтенсивності електрохімічної корозії — вологість повітря. Вологісний режим експлуатованих конструкцій характеризується як особливостями технології виробничих процесів (пароповітряне середовище підприємств будіндустрії, об'єктів хімічних виробництв, цехів харчової і переробляючої промисловості і т. п.), так географічним чинником і пов'язаними з ним кліматичними умовами. Для відкритих металевих конструкцій ця обставина є визначаючою.
Географічне положення району визначає ступінь віддалення від моря, кількість сонячних і дощових днів, коливання температури і вологості повітря, троянду вітрів. Все це обумовлює фактичну тривалість зволоження поверхні елементів конструкцій. На інтенсивність корозії впливають також пори року. Взимку і восени агресивність атмосфери може зрости через різке збільшення вмісту сірчистого газу в промислових зонах при підвищеному споживанні палива.
Із сказаного виходить, що одна і та ж марка, сталі залежно від характеру експлуатаційного середовища може мати різні показники корозії:
- суха континентальна ………………………….1 ... 9
- морська чиста…………………………………..38
- морська напівіндустріальна………………….50
- індустріальна……………………………………65
- індустріальна сильно забруднена…………..100
Дослідженнями встановлено чотири ступені агресивної дії середовища: неагресивна (приблизна швидкість корозії 0,01 мм в рік); слабоагресивна — 0,05 мм в рік; середньоагресивна — 0,1 мм в рік; сильноагресивна > 0,1 мм в рік.
Для того, щоб визначити дію середовища на конструкції, необхідно знати два основні параметри: 1) вологісний режим приміщень (або вологість повітря для відкритих конструкцій), який нормами розділений на сухий, нормальний, вологий або мокрий; 2) забрудненість повітря агресивними реагентами (по нормах встановлені групи газів А, В, С, Д залежно від їх вигляду і концентрації), а також солями, аерозолями, пилом. Кількісні дані забрудненості атмосфери є у служб санітарного нагляду по місцю будівництва і експлуатації.
Температура експлуатаційного середовища може істотно позначатися на інтенсивності корозійного зносу сталевих конструкцій. Нагріваючи до 200 ... 250 °С практично руйнує захисні покриття, при нагріві до 300 ... 400 °С можливо викривлення елементів. Проектування і експлуатація таких, наприклад, конструкцій, як колони і підкранові балки, балки і настили робочих майданчиків сталеплавильних і доменних цехів повинні передбачати заходи по зниженню їх нагріву, забезпеченню постійного контролю за допомогою спеціальних сигнальних систем. Застосування екранування, використовування конструктивних рішень, що знижують температурні деформації, вдосконалення об'ємно-планувальних рішень і ін. — необхідні умови для забезпечення довговічності і надійної роботи металевих конструкцій.
Особливо несприятливий вплив має одночасна дія підвищеної температури і високої вологості, в цьому випадку різке прискорення корозійного процесу доповнюється біохімічною корозією, що характерне для атмосфери тропічних районів.
Що ж до звичайних температурних режимів в інтервалі від 0 до 4-40°С, то швидкість корозії в таких умовах практично постійна, при температурі -20°С і нижче відмічається помітне уповільнення корозійного процесу.
При зниженні температури істотно зменшуються пластичність і в'язкість сталі. Слід звернути увагу, що в умовах однорідних напружених станів, тобто за відсутності концентрації напружень, міцність сталі (межа текучості і тимчасовий опір) підвищується у міру зниження температури. Проте у зв'язку із зменшенням пластичності і в'язкості таке підвищення міцності є даремним і навіть небезпечним для сталевих конструкцій, оскільки наявність неминучих конструктивно-технологічних дефектів, що викликають концентрацію напруження, робить можливим крихке або квазікрихке руйнування металу при низьких номінальних напруженнях, тобто напруженнях, обчислених методами опору матеріалів.
Мал.1. Температурна залежність межі текучості σт, тимчасового опору σв і відносного подовження εр при розриві сталевих зразків при одноосному розтягуванні.
Навантаження від кранів, як правило, створюють найбільші зусилля в колонах (до 60...70 %). В методиці розрахунку конструкцій на навантаження кранів передбачається, що зсув осі рейки з осі підкранової балки не перевищує нормованої при монтажі величини е1 = 15мм, вертикальна реакція від підкранової балки передається на колону повністю в площині спирається, зусилля від гальмування візка повністю передається на колону в рівні верхнього пояса балки через гальмівну конструкцію (мал.2,а). Насправді зсув рейки з осі балки при експлуатації часто більше 15мм і іноді досягає 40...60мм. Крім того, через деформацію моста крана виникає поворот колеса щодо рейки, що створює додатковий ексцентриситет е2 (мал.2,б), який можна приймати рівним е2 = bр/2 (де bр — ширина головки рейки). Таким чином, місцевий крутний момент Mf = Fmax(е1+ e2) + Tкhр виявляється більше прийнятого по нормах (Fmax — максимальний розрахунковий вертикальний тиск колеса крана; Тк — те ж, горизонтальний тиск; hр — висота рейки).
Вертикальний тиск на колону передається в основному в рівні нижнього пояса балки. Рівнодіюча Dmax через поворот опорного перетину балки і неточності підгонки контактних поверхонь опорного ребра (розподільної планки) і опорної плити траверси (консолі) колони може бути прикладений із зміщенням по відношенню до центру ваги підкранової гілки. Значна частина Dmax передається і в рівні діафрагми— DB (мал.2,б).
Фактичний тиск колеса крана Fекс також може відрізнятися від прийнятого за паспортними даними на 11 ... 16 %. Крім того, необхідно враховувати невизначеність спирається крана на балки, оскільки чотириколісний кран на площину може спиратися трьома колесами (в цьому випадку між четвертим колесом і рейкою утворюється зазор), до того ж і контакт підошви рейок з верхнім поясом здійснюється не по площині, а у вигляді дискретних плям. При цьому значення Fекс може зростати в порівнянні з нормативним майже на 30 %.
В той же час часто при експлуатації крана його вантажопідйомність використовується не повністю, що пов'язано з особливостями даного технологічного процесу, обмеженням руху візка через наявність великогабаритного устаткування або вбудованих приміщень в зоні підкранових балок. Це призводить до зменшення Fекс в порівнянні з прийнятим в проекті.
Перерозподіл тиску між колесами крана, складність передачі зусиль на балки, колони, динамічний характер навантажень кранів істотно позначаються на роботі каркаса і його елементів, приводять до прискореного фізичного зносу підкранових балок, їх вузлів кріплення до колон.
Рис.2. Схема передачі зусиль від навантажень кранів
а) - розрахункова схема передачі зусиль;
б) — фактична схема передачі зусиль на балку і колону.
Механічні пошкодження конструкцій викликаються напруженою роботою кранів і порушеннями правил експлуатації конструкцій і устаткування. Так, наприклад, при монтажі або ремонті устаткування до кроквяних ферм зовні їх вузлів часто підвішують блоки для підйому вантажів або скидають на підкранові конструкції і балки робочих майданчиків деталі ремонтованого устаткування, при прокладці комунікацій підвішують трубопроводи в недозволених місцях, послаблюють перерізи несучих елементів, вирізуючи в них отвори, а в деяких випадках навіть видаляючи, що заважають, елементи грат ферм, колон, зв'язків.
При пошуку резервів виділяють 2 етапи:
1) перерахунок конструкцій за сучасними нормативними документами з урахуванням результатів обстеження.
Можуть бути виявлені резерви за рахунок росту науково-технічного процесу (в порівнянні з проектами 40-50 років резерви в підкранових балках – до 35%, а в колонах – до 45%).
2) додаткові дослідження, які можуть призвести до уточнення розрахункової схеми, фактичного навантаження, урахування місцевих умов, ґрунтові умови, уточнення кранових навантажень, тимчасових (по даним метеостанцій для даної місцевості).
Можна враховувати сумісну роботу фундаментів і ґрунту, а також мостового крану і каркасу.
Перевірний розрахунок конструкцій з урахуванням впливу дефектів виконується з метою встановлення:
- можливості подальшої експлуатації конструкцій без яких-небудь обмежень;
- необхідності підсилення конструкцій;
- можливості обмежень експлуатації конструкцій до планових ремонтно-відновних робіт:
- необхідності негайного припинення експлуатації в аварійній ситуації.
Перевірка міцності елементів, що мають ослаблення у вигляді вирізів, виривів, підрізів і т. п., проводиться за площею нетто з урахуванням ексцентриситетів від зміщення центру ваги ослабленого перетину щодо центру ваги первинного перерізу.
Урахування впливу корозійних пошкоджень проводиться зменшенням розрахункової площі поперечного перерізу.
При рівномірному корозійному зносі елементів розрахункову площу поперечного перерізу допускається визначати по формулі:
де А0 - площа поперечного перетину елемента без урахування корозійних пошкоджень;
kSA - коефіцієнт злитності перерізу, рівний відношенню периметра, що контактує з середовищем, до площі поперечного перетину.
Розрахунковий момент опору для перевірки міцності елементів, що згинаються, допускається визначати по формулі: .
де W0 - момент опору перетину без урахування корозійних пошкоджень; kSW - коефіцієнт зміни моменту опору унаслідок корозійного зносу; * - величина проникнення корозії.
Стислі суцільностінчасті елементи сталевих конструкцій, що мають загальне викривлення, слід розраховувати як позацентрово стиснуті. Відмінність роботи викривлених стрижнів від позацентрово стиснутих рекомендується враховувати множенням стрілки викривлення стрижня f0 в ненавантаженому стані на коефіцієнт до переходу від максимальної стрілки, викривлення до еквівалентного ексцентриситету, приймаючи тef=kmf, де тf = f0A/W; - коефіцієнт впливу форми перетину.
Метою проведення спеціальних обстежень, які здійснюються, як правило, силами залучених спеціалізованих організацій, є встановлення фактичних даних про стан і параметри конструкцій щодо розробки рекомендацій по дальшій їх експлуатації. Обстеження конструкцій необхідно проводити:
- якщо під час поточного або періодичного огляду знайдені дефекти і пошкодження категорії А або такі дефекти і пошкодження, оцінка безпеки яких ускладнена для служби технічної експлуатації підприємства;
- при аварії аналогічних конструкцій, що експлуатуються в аналогічних умовах на інших об'єктах;
- при необхідності реконструкції або технічного переозброєння, пов'язаних із зміною навантажень або умов експлуатації.
В усіх випадках незалежно від оцінки стану конструкції службами технічної експлуатації слід проводити обстеження не пізніше, як це зазначено у рекомендованому додатку 1 ДБН 362-92 «Оцінка технічного стану сталевих конструкцій виробничих будівель і споруд, що знаходяться в експлуатації».
Обстеження конструкцій повинно містити:
- підготовчі роботи (одержання і аналіз завдання на проведення обстеження, ознайомлення з об'єктом обстеження в натурі, добір і аналіз технічної документації, складання робочої програми тощо);
- огляд конструкцій в натурі (обмір конструкцій, визначення відхилень положення конструкцій та їх геометричних розмірів від проектних, визначення відхилень від проектів конструктивного виконання елементів і їх з'єднань, виявлення пошкоджень елементів і з'єднань, складання виконавчої документації, відомостей дефектів і пошкоджень, обмірювальних креслень);
- визначення властивостей сталі конструкції;
- уточнення фактичних і прогнозування майбутніх навантажень, впливів і умов експлуатації, включаючи температурно-вологісний режим і ступінь агресивності зовнішнього середовища;
- складання висновків про фактичний стан обстежених конструкцій, їх навантаження і умови експлуатації.
Обсяг і ступінь деталізації даних обстежень залежать від наявності технічної та експлуатаційної документації стану і ступеня пошкодження конструкцій, вони повинні відповідати тому комплексу реконструкційних чи ремонтних робіт, які передбачаються.
Усі роботи щодо обстеження конструкцій у натурі слід виконувати, обов'язково й повно дотримуючись діючих правил і норм охорони праці й техніки безпеки. При цьому треба керуватися вказівками обов'язкового додатку 2. до ДБН 362-92.
Залежно від мети (загальне ознайомлення, обстеження тощо) обстеження може бути вибірковим або повним. Обсяг вибіркового обстеження визначається з урахуванням досвіду експлуатації аналогічних конструкцій у подібних умовах. При цьому обстеженню підлягають всі елементи що знаходяться у найбільш несприятливих умовах за рівнем напруг, особливо в зоні можливих механічних пошкоджень, агресивної дії зовнішнього середовища, в зонах підвищеної вібрації тощо, але не менше 20% однотипних конструкцій.
Вибіркове обстеження слід замінити повним, якщо в процесі його виконання виявлено:
- різку нерівномірність вимірюваних параметрів технічного стану однотипних конструкцій, властивостей матеріалів, ступеня агресивності навколишнього середовища, умов навантаження;
дефекти і пошкодження, які істотно знижують несучу здатність і експлуатаційну придатність (тріщини, великі вигини, істотний корозійний знос, відсутність елементів або з'єднань тощо).
У звітові висвітлюються такі питання:
1) На основі якого наказу призначений склад комісії, терміни обстеження, завдання та ким воно видане.
2) Перелік документів, які використовувала комісія при обстеженні.
3) Короткий опис архітектурно-планувального рішення будівлі і основних несучих конструкцій.
4) Технологія виробництва на об’єкті, умови експлуатації, агресивність середовища.
5) Результати натурного обстеження всіх конструкцій, основні дефекти, можливі наслідки.
6) Міцнісні характеристики матеріалів конструкцій.
7) Данні про фактичне навантаження на конструкцію.
8) Результати перевірних розрахунків конструкцій з урахуванням реальних розрахункових схем навантажень, дефектів і послаблень перерізів.
9) Висновки про несучу спроможність основних конструкцій і першочергові заходи для забезпечення безпеки людей, рекомендації по ремонту або підсиленню конструкцій, необхідність у подальшому спостереженні.
10) Заходи з техніки безпеки.
Якщо звіт складений для оцінки ринкової вартості, необхідно вказати фізичний знос окремих конструкцій і будівлі в цілому, перелік фізичних дефектів усунених або ні.
Кількісні показники інтенсивності корозії визначаються в основному величиною питомого поверхневого контакту а конструктивного елемента з атмосферою, так званою злитністю перерізу: а = р/А (де р — периметр перерізу, А — площа перерізу).
Конструктивні елементи, які мають велику товщину і меншу поверхню, а також замкнуті перерізи (з герметизацією внутрішніх порожнин) матимуть менший корозійний знос. Тут на корозію до певної міри впливає і стан поверхні елемента, зокрема міцність окалини після прокатки.
Злитність в деякій мірі характеризує поверхню, що піддається дії агресивного середовища. По цьому показнику можна кількісно порівнювати різні елементи конструкції, що мають ту або іншу форму перетину і конструктивні розміри.
А. І. Кікін запропонував злитність визначати через відносний коефіцієнт стійкості проти корозії:
Р = А/0,383р
де, А — площа перерізу; р — зовнішній периметр; 0,383 — коефіцієнт стійкості проти корозії перерізу з кутиків завтовшки 8 мм
Проте слід пам'ятати, що використання показника злитності при проектуванні буде достатньо прийнятним тільки при рівномірній корозії на всіх ділянках по периметру перерізу. Часто умови експлуатації конструкцій зумовлюють яскраво виражену нерівномірність корозійного процесу, що вимагає додаткових критеріїв оцінки корозійної стійкості елементів.
|
Група |
N всередині групи |
Найменування дефекту (пошкодження) |
Ескіз |
Категорія за значущістю щодо робото спроможності конструкції і ступеня небезпеки дефекту |
Гранично допустимі значення при технічному стані |
При-мітки |
|
|
Справному |
Роботоспро-можному |
||||||
|
11 |
1 |
Розвиток під шаром фарби вогнищ корозії і виник нення іржі на поверхні |
- |
В |
Не допускається |
Перевіряється розрахунком |
- |
|
12 |
1 |
Невідпо відність марки сталі проекту |
- |
А |
Не допускається |
Установлюються за даними спеціального аналізу |
- |
|
2 |
Заміна перері зів елементів, ви дів з'єд нань тощо |
- |
А |
Не допускається |
Перевіряється розрахунком |
- |
Табл.1. Форма відомості дефектів
Дефекти і пошкодження сталевих конструкцій залежно від їх
виду, характеристики, місцезнаходження поділяються на групи:
1 - послаблення поперечного перерізу, розрив або відсутність елемента;
2 - тріщини в основному металі або пришовній зоні;
3 - тріщини у зварних швах;
4 - дефекти зварних швів або відсутність шва;
5 - загальне викривлення;
6 - місцеві викривлення або вм'ятини;
7 - послаблення або відсутність болтів та заклепок;
8 - дефекти заклепок;
9 - зміщення відносно проектного положення;
10 - зазори у місцях сполучення елементів або конструкцій;
11 - корозійні пошкодження і руйнування захисних покриттів;
12 - інші дефекти і пошкодження.
При заповненні експлуатаційних або інших технічних документів рекомендується посилатися на зазначені групи і номери всередині групи (див. табл.1.).
Найзручніше зазначати код дефекту у формі двох чисел, поділе них крапкою (номер групи і номер всередині таблиці). Наприклад, "1.5".
Зазначена у табл.1 категорія дефекту або пошкодження є
найбільш небезпечною з можливих, тобто припускається, що розгляду ваний дефект має істотні розміри і належить до одного із основних
елементів конструкції.
Дефекти і пошкодження елементів конструкцій, залежно від значущості даного елемента щодо роботоспроможності конструкції в цілому, а також від ступеня небезпеки дефекту або пошкодження, по діляються на три категорії - А, Б і В:
до категорії А належать дефекти і пошкодження особливо від повідальних елементів і з'єднань, які становлять безпосередньо не безпеку для руйнування;
до категорії Б належать дефекти і пошкодження, які не становлять в момент виявлення безпосередньої небезпеки для конструкцій, але в подальшому можуть викликати пошкодження інших елементів
(вузлів, з'єднань) і при розвитку перейти до категорії А;
до категорії В належать дефекти і пошкодження, що не нале жать до категорії А і Б, наявність яких не пов'язана з загрозою
руйнування.
Нормативні вертикальні навантаження, які передаються колесами мостових і підвісних кранів, визначаються за паспортними даними або за наслідками зважування кранів.
При зважуванні вертикальний розрахунковий тиск мостового крана визначається по формулі:
де mk - кількість коліс з одного боку крана; gт, Gкр - власна вага візка і моста крана; L - проліт моста крана; d - мінімально можлива відстань від осі візка до осі даного ряду; Gг - максимальна величина корисного вантажу, що фактично піднімається, на крюку крана; ’k - коефіцієнт надійності по власній вазі візка і моста крана, що приймається ’k = 1 при визначенні ваги за наслідками зважування і ’k = 1,05 при визначенні ваги за паспортними даними (якщо проводилося посилення конструкцій крана, то слід врахувати вагу елементів посилення); г - коефіцієнт надійності по вантажу, що піднімається, що приймається за наслідками спеціальних досліджень, а за відсутності даних по таблицям для мостових крюкових, грейферних і магнітних кранів.
Значення F приймається не більше вказаного в державних стандартах на крани.
При визначенні вертикальних навантажень кранів допускається враховувати фактичне розміщення зон обслуговування кранів і наближення візка до ряду колон, якщо розміщення і габарити постійно встановленого в будівлі устаткування таке, що порушення цих обмежень фізично неможливе, або встановлені обмежувачі переміщень кранів по шляхах і візків по мосту крана.
І зона – період пристосування (виникнення випадкових помилок).
ІІ зона – зона технічної експлуатації, включає розробку заходів по капітальному, поточному ремонту. Чим краще обслуговування, тим більша ця зона.
ІІІ зона – зона фізичного зношення (накопичення пошкоджень, які поступово зростають). Відповідає періоду вичерпування несучої здатності – зона граничних станів.
Графік характерний не тільки для пром. споруд, а й для інших технічних систем.
Дефекти сталевих конструкцій в основному є наслідком відступів від правил виробництва робіт, помилок, допущених при проектуванні, виготовленні і монтажі конструкцій. Найхарактерніші дефекти, що впливають на працездатність і експлуатаційну придатність конструкцій:
- невідповідність якості сталі умовам роботи конструкції;
- тріщини, вирізи і вириви;
- відхилення геометричних розмірів від проектних;
- непрямолінійність елементів;
- відхилення від проектного положення конструкцій і їх елементів;
- неточна підгонка елементів у вузлах сполучення, розцентровка;
- відсутність окремих елементів або необхідних з'єднань;
- неякісне виконання зварних швів (неповномірність швів, підрізи, непровари, пропали, тріщини, шлакові включення, пори і ін.) і болтових або заклепувальних з'єднань (ослаблення, відсутність болтів або заклепок і ін.);
- неякісне виконання болтових або заклепкових з’єднань (послаблення, відсутність болтів або заклепок);
- дефекти антикорозійного захисту і ін.
Пошкодження сталевих конструкцій, що з'являються і розвиваються під час їх експлуатації, є, як правило, наслідок грубих порушень правил технічної експлуатації або помилок, допущених при проектуванні. Причинами їх можуть бути також дефекти виготовлення, транспортування і монтажу. Характерними пошкодженнями, що впливають на працездатність і експлуатаційну придатність конструкції, вважаються:
- руйнування захисних покриттів і корозії металу;
- розриви і тріщини в основному металі і швах;
- викривлення, місцеві вигини, жолоблення;
- ослаблення болтових і заклепувальних з'єднань;
- вирізи в елементах або повний демонтаж елементів;
- перепали розплавленим металом;
- деформації, викликані перевантаженнями або нерівномірними осіданнями і креном фундаментів;
- абразивний знос.
Знайдені під час огляду дефекти і пошкодження повинні оперативно оцінюватися з точки зору небезпеки руйнування конструкцій. В тих випадках, коли така небезпека існує, вимагається вжити термінових заходів по її ліквідації (розвантаження конструкцій, тимчасове розкріплювання, ремонт і т. п.).
Критерием экономичности проектного решения ре конструкции, как правило, является сметная стоимости 1 м2 (1 м3) объекта после выполнения всех работ, кото рая не должна превышать аналогичного показателя при новом строительстве. Исключение для этого правила мо жет быть допущено только для объектов, имеющих исто рическое или художественное значение.
При Оценке альтернативных вариантов реконструк ции зданий одним из важнейших показателей является возможность выполнения работ без остановки производ ства, так как потери от прекращения или даже сокраще ния производства, как правило, существенно превышают затраты на строительно-монтажные работы при рекон струкции.
В качестве критерия экономической эффективности того или иного (i-го) проектного решения при реконст рукции принимается обычно минимум приведенных зат рат, которые слагаются из себестоимости строительно-монтажных работ Сi, и капитальных вложений Кi, при веденных к годовой размерности в соответствии с уста новленным нормативным коэффициентом эффективности ЕH=0,12 капитальных вложений в строительство:
Зі = Сі + ЕнКіmin.
При выборе сопоставимых вариантов реконструкции
предпочтение отдается варианту с минимальными при
веденными затратами, выявленному по всему комплексу
сфер проявления эффективности.
В зависимости от конкретности поставленных задач экономический анализ проектных решений должен ис пользовать показатели и методики их определения, приведенные в соответствующих справочно-нормативных ис точниках.
Основними способами підсилення конструкцій є:
збільшення площі поперечного перерізу окремих елементів конструкції;
зміна конструктивної схеми всього каркаса або окремих його елементів, внаслідок чого змінюється розрахункова схема;
регулювання напружень.
Кожний з цих способів може застосовуватися самостійно або в комбінації з іншим. При виборі способу підсилення і розробці проекту підсилення необхідно враховувати вимоги монтажної технологічності.
При конструктивному оформленні підсилення шляхом збільшення перерізів необхідно:
забезпечити надійну спільну роботу елементів підсилення і усилюваної конструкції, у тому числі вимоги по місцевій стійкості (розміри звісів, відгинів) і незмінюваності перерізу(установка в необхідних випадках ребер, діафрагм і т. п.);
не ухвалювати рішень, що утрудняють проведення заходів щодо антикорозійного захисту, особливо що ведуть до щілистої корозії або утворення замкнутих порожнин, застосовуючи в необхідних випадках герметизацію щілин;
призначати місця обриву елементів підсилення з умови роботи непідсилених переризів при дії розрахункових навантажень в пружній стадії, не допускаючи різких концентраторів напружень у вказаних місцях;
враховувати наявність конструктивного оформлення вузлів, ребер жорсткості, прокладок і т. п., а також допустимість збільшення габаритів будівельних конструкцій;
забезпечувати технологічність виробництва робіт по підсиленню, зокрема, доступність зварки, можливість свердління отворів, закручування болтів і т.п.
- При підсиленні конструкцій шляхом зміни конструктивної схеми потрібно:
враховувати перерозподіл зусиль в конструкціях, елементах, вузлах, а також в опорах, включаючи додаткові перевірки фундаментів;
враховувати різницю температур, якщо існуючі і нові конструкції можуть експлуатуватися в різних температурних режимах, а також температурний режим при замиканні статично невизначних систем;
передбачати в конструктивних рішеннях елементів і вузлів можливість компенсації неспівпадання розмірів існуючих і нових конструкцій.
- Спосіб підсилення конструкцій, що передбачає регулювання напружень, дозволяє зменшити зусилля, діючі в конструкції. Перевага його полягає також в тому, що підсилення може проводитися без розвантаження конструкції і зупинки технологічного процесу.
Уровень начального нагружения элементов ограничивается с целью обеспечения их несущей способности в процессе усиления в зависимости от нормы предельных пластических деформаций в соответствии с их классом по п. 4.8. Этот уровень начального нагружения характеризуется коэффициентом b0 представляющим собой абсолютную величину отношения наибольшего напряжения в усиливаемом элементе в момент усиления к его расчетному сопротивлению (b0 = |s0,max/Ryo|). В общем случае сжатия (растяжения) с изгибом значения s0 определяются формулой
, (25)
где N0, М0x, М0y - продольная сила и изгибающие моменты в наиболее нагруженном сечении элемента.
Предельный уровень начального нагружения элементов для конструкций, усиливаемых с помощью сварки, в зависимости от класса конструкций по п. 4.8 ограничивается, как правило, условиями:
b0 £ 0,2 для I класса;
b0 £ 0,4 » II »;
b0 £ 0,8 » III и IV классов.
Если указанные условия не выполняются, то необходима либо предварительная разгрузка конструкций, либо использование специальных технологических мероприятий при усилении, обеспечивающих ограничение деформаций конструкций (в частности, сварочных).
-З метою скорочення об'ємів робіт по підсиленню, а в деяких випадках і відмови від підсилення необхідно виявляти і використовувати резерви несучої здатності конструкцій, що зберігаються, шляхом:
уточнення зусиль, діючих в перенапружених елементах, за рахунок врахування просторової роботи каркаса; фактичних умов з'єднання і закріплення, врахування фактичних значень навантажень, впливів і їх поєднань;
уточнення характеристик міцності матеріалу конструкцій і з'єднань, фактичних розмірів переризів і елементів;
включення в роботу захищаючих конструкцій або інших допоміжних елементів будівель і споруд.
З цією метою рекомендується проведення заходів щодо поліпшення умов роботи несучих конструкцій таких, як: пошук можливостей зменшення навантажень, що діють на споруду або на елементи;
-Елементы підсилення необхідно проектувати, як правило, орієнтуючись на повне виготовлення їх в заводських умовах. В особливих випадках допускається виготовлення деталей підсилення з припуском і подальшою обробкою на місці установки.
Приєднання деталей підсилення до конструкцій виконується за допомогою зварки, на болтах класу точності А і В або високоміцних. У разі небезпеки виникнення крихкого або втомного руйнування приєднання здійснювати на високоміцних болтах або болтах класу точності А. При відповідному обгрунтовуванні допускається застосування дюбелів і самонарізуючих гвинтів.
-Сталь, що застосовується для елементів посилення, як правило, не повинна поступатися за якістю металу усилюваних конструкцій (по механічних властивостях, в'язкості і зварюваності).
При підсиленні конструкцій, експлуатованих в агресивному середовищі, корозійна стійкість металу елементів підсилення не повинна бути нижчою стійкості металу усилюваної конструкції.
В зависимости от условий работы усиливаемые элементы конструкции разделены на четыре класса, отличающиеся нормой допустимых предельных пластических деформаций:
I. Сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях эксплуатации (подкрановые балки для кранов режима работы 7К, 8К, элементы конструкций бункерных и разгрузочных эстакад, непосредственно воспринимающие нагрузки от подвижных составов). Расчеты прочности элементов условно выполняются в предположении упругой работы стали.
II. Элементы конструкций, непосредственно воспринимающие подвижные, динамические или вибрационные нагрузки и не входящие в группу 1. Норма предельных пластических деформаций ep,lim = 0,001.
III. Элементы конструкций, работающих при статических нагрузках, кроме элементов, относящихся к классу IV, ep,lim = 0,002.
IV. Элементы конструкций, работающие при статических нагрузках и удовлетворяющие требованиям пп. 5.19-5.21, 7.1-7.24 СНиП II-23-81* по обеспечению общей и местной устойчивости при развитых пластических деформациях, ep,lim = 0,004
Проверку прочности элементов в зависимости от их класса по п. 4.8 осуществляют:
для элементов I, II и III классов - по критерию краевой текучести. В случае усиления под нагрузкой указанный критерий является чисто условным, ибо начальные и сварочные деформации неизбежно обусловливают упругопластическую работу усиленных элементов. Фактически рассматриваемый критерий обеспечивает ограничение уровня пластических деформаций нормой, указанной в п. 4.8;
для элементов IV класса - по критерию развитых пластических деформаций. Оценка прочности осуществляется исходя из оценки несущей способности усиленных сечений по критерию пластического шарнира, но с введением специальных понижающих коэффициентов gN и gM гарантирующих ограничение уровня пластических деформаций нормой ep,lim = 0,004; gN и gM принимаются в зависимости от схемы усиления, соотношения прочностных характеристик материалов, уровня и условий нагружения усиливаемого элемента.
- Проверка прочности элементов по критерию краевой текучести выполняется по формулам: центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
, (38)
где gN - коэффициент, учитывающий уровень и знак начальной осевой силы; для растянутых и сжатых элементов, усиленных без использования сварки gN = 0,95; для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки, - gN = 0,95 - 0,25b0;
изгибаемые элементы
; (39)
сжато- и растянуто-изогнутые элементы
. (40)
В формулах (39) и (40) для элементов 1 класса принимается gM = 0,95; для элементов II и III классов - gM = 1. При N /(AnRy0) ³ 0,6 значения gM принимаются равными gN.
Проверка прочности центрально-растянутых или сжатых несимметрично усиленных элементов осуществляется по формуле (40), при этом изгибающие моменты подсчитываются относительно осей х и у усиленного сечения.
- Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
; (41)
изгибаемые элементы
, (42)
где сt - поправочный коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил и определяемый для двутавровых сечений по формуле
-сжато- и растянуто-изогнутые элементы
, (43)
где п принимается по табл. 66 СНиП II-23-81* в зависимости от формы усиленного сечения.
[N] определяется по формуле
, (44)
где a = Ryi/Ryo; gN = 0,95 - для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; gN = 0,95 - 0,1(a + b - 1) - для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.
[M] определяется по формуле
, (45)
где - площадь нетто сжатой зоны сечения усиливаемого элемента; А0p - то же, растянутой зоны; Аrc, Аrp - площади нетто элементов усиления, расположенных соответственно со стороны сжатой и растянутой зон сечения (рис. 18, а). Для несимметричных односторонних схем усиления (например, по схеме рис. 3, и) со стороны сжатых или растянутых волокон принимается соответственно Аrp = 0 или Аrс = 0; уoc, уop, уrc, уrp - абсолютные величины расстояний от центров тяжести сжатых и растянутых площадей до центральной оси усиливаемого сечения (рис. 18,б).
Коэффициент gM в формуле (45) следует принимать:
при симметричном двустороннем усилении элементов симметричного сечения gM=0,95;
при несимметричном двустороннем или одностороннем усилении элементов со стороны растянутых волокон gM = 0,95 - 0,2b0(a - 1);
при одностороннем усилении элементов со стороны сжатых волокон gM = 0,95 -0,lx x(a + b0 - 1).
Использование формулы (43) допустимо при t £ 0,5Rso в противном случае проверка прочности при сжатии-растяжении с изгибом выполняется по формуле (40).
-Проверку прочности изгибаемых и сжато- или растянуто-изогнутых элементов по касательным, местным и приведенным напряжениям производят обычным способом но указаниям разд. 5 СНиП II-23-81* с учетом изменившихся геометрических характеристик сечения.
Рис. 1. Усиление элементов стропильных ферм
а-м - схемы усиления
Для усиления прогонов рациональна схема с подведением дополнительных опор, передающих нагрузку на параллельно устанавливаемые двухконсольные подпруги способом изменения конструктивной схемы.
Рис. 1. Усиление балок путем увеличения сечений
а-к - схемы усиления
Рис. 2. Усиление балок путем изменения их конструктивной схемы
а-л - схемы усиления
Рис. 3. Установка наклонных ребер жесткости
Довжину підсилюючих елементів при підсиленні балок методом збільшення перерізу визначають із умови, що в перерізі за межами підсиленої ділянки згинальний момент сприймається тільки металом підсилюваної балки.
Відстань від лівої опори до початку підсиленої ділянки балки при рівномірно розподіленому навантаженні визначають за формулою
де l; h0; Іо - прогін, висота і момент інерції перерізу балки; q - рівномірно розподілене розрахункове навантаження.
Якщо замінити знак "-" на "+" перед коренем у формулі, то дістанемо відстань від лівої опори до кінця підсиленої ділянки х2. Для контролю правильності розрахунку перевіряють умову х1 + х2 = l.
Фактичну довжину підсилюючих елементів слід приймати більш за теоретичну довжину на а =300 ...400 мм для включення їх в роботу та виключення можливого перевантаження перерізу. З урахуванням цього довжина підсилюючих елементів визначається за формулою:
При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака рационально использование несимметричной схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента.
При выборе способа усиления следует учитывать условия, затрудняющие производство работ:
устройство подмостей для приварки элементов усиления;
разборку стеновых ограждений при усилении колонн крайних рядов.
Рис. 1. Усиление колонн путей увеличения сечений
а - симметричные без смещения центра тяжести; б - несимметричные со смещением центра тяжести
Рис. 1. Усиление колонн и поперечника в целом путем изменения конструктивной схемы
а-д - схемы усиления
Рис. 2. Усиление путем введения в схему дополнительных элементов жесткости и шарниров
а - поперечный разрез; б, в - расчетные схемы соответственно до и после усиления; 1 - элементы жесткости; 2 - увеличение сечений; 3 - шарниры
При усилении стропильных ферм путем изменения конструктивной схемы рис. 1) обычно требуется и усиление отдельных стержней за счет увеличения их сечений.
Установка шпренгелей по схеме «а» уменьшает расчетные длины элементов верхнего пояса в плоскости фермы, но не влияет на их устойчивость из плоскости. При этом часто требуется провести усиление растянутых стержней.
Усиление по схеме «б» существенно снижает усилия во всех стержнях, за исключением двух средних раскосов, однако применение этой схемы очень ограниченно.
Превращение разрезных стропильных ферм в неразрезные (схема «в») с устройством стыков на опорах требует разборки кровли. Эту схему усиления целесообразно использовать при трех пролетах и более.
При наличии фонаря по среднему ряду колонн его элементы могут быть включены в совместную работу с фермами (схема «г»). Такое решение, как правило, требует усиления стоек и раскосов фонаря. Его эффективность зависит от; относительной ширины фонаря. Схема «д» применяется в случаях, когда затруднены работы внутри здания.
Усиление ферм одно- или двустоечным шпренгелем (схемы «е» и «ж»), а также усиление затяжкой по нижнему поясу (схема «и») рационально при использовании в качестве затяжек высокопрочных элементов (например, стальных канатов).
Рис. 1. Усиление стропильных ферм путем изменения их конструктивной схемы
a-к - схемы усиления
При усилении статически нагруженных конструкций III и IV классов, эксплуатируемых при температуре выше минус 30° С в неагрессивной, среде, рекомендуется использовать прерывистые (шпоночные) швы (рис. 16, а). Шаг шпонок следует принимать максимально допустимым по расчету, но не свыше 80imin в растянутых и 40imin в сжатых элементах усиления. Здесь imin - минимальный радиус инерции элемента усиления относительно его собственной центральной оси.
Для конструкций I и II классов использование прерывистых швов не допускается
Рис. 16. Присоединение элементов усиления
а - прерывистыми швами; б сплошными швами; в - на болтах
Расчет непрерывных участков шпоночных швов осуществляется на сдвигающее усилие
, (29)
где Qmax - наибольшая поперечная сила в пределах длины элементов усиления.
Для сжатых стержней Qmax ³ Qfic, где Qfic - условная поперечная сила для усиленного стержня, определяемая по п. 5.8 СНиП II-23-81*;
Sr - статический момент элемента усиления относительно центральной оси усиленного сечения; аw - шаг шпонок шва (см. рис. 16, а).
4.16. Минимальные длины участков шпоночных швов определяют по выражению
см, (30)
где aw - коэффициент, характеризующий распределение усилий между швами, прикрепляющими элемент усиления к основному стержню и равный доле общего усилия Т, относящийся к рассматриваемому шву. Здесь и далее под bw, gw и Rw подразумеваются значения bf и bz, gwf и gwz, Rwf и Rwz, принимаемые по п. 11.2 СНиП II-23-81* для двух расчетных сечений. Длину участка шпоночного шва следует принимать не менее 50 мм.
Концевые участки шпоночных швов присоединения элементов усиления к основному стержню или узловым фасонкам должны обеспечивать передачу продольных усилий на элементы усиления и вовлечение их в совместную с основным стержнем работу. Их толщина может назначаться большей, чем толщина связующих швов. Минимальные длины концевых участков подсчитываются по формуле
см, (31)
где ; Ar - площадь поперечного сечения элемента усиления.
При усилении изгибаемых элементов (N = 0) следует принимать .
4.17. Минимальный катет сплошных швов (рис. 16, б), крепящих элементы усиления, определяется выражением
. (32)
Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом, а их прочность (при расчетной длине 85bwkf) проверяется по формуле
. Применение болтов (рис. 16, в) для присоединения элементов усиления рекомендуется в случаях, когда:
болтовые соединения технологически более удобны;
материал усиливаемого элемента не допускает применения сварки;
желательно избежать возникновения дополнительных сварочных напряжений и деформаций.
Проектировать соединения следует с учетом минимального ослабления сечений. С этой целью диаметр болтов следует принимать минимальным, а их размещение задавать со сбитым шагом по отношению к существующим болтам или заклепкам. Шаг промежуточных соединений принимается не более 40i в сжатых и 80i в растянутых элементах усиления и определяется по формуле
, (34)
где [Nв]min - минимальная несущая способность болта (по сдвигу, срезу или смятию, определяемая по п. 3.5 СНиП II-23-81*).
Прочность концевых участков соединений элемента усиления проверяется по формуле
, (35)
где n - количество болтов на концевом участке соединения (см. рис. 16, в); ав - расчетный шаг болтов.
4.26. Расчет на устойчивость сжатых элементов сплошного сечения в плоскости действия моментов выполняется по формуле
, (46)
где je-коэффициент, определяемый по табл.74 СНиП II-23-81* в зависимости от условной гибкости усиленного элемента и приведенного относительного эксцентриситета mef = hmf; A-площадь усиленного сечения; h коэффициент влияния формы сечения по табл. 73 СНиП II-23-81*.
, (47)
где ef - эквивалентный эксцентриситет, учитывающий особенности работы усиленного стержня и определяемый по п. 4.27; Wc - момент сопротивления для наиболее сжатого волокна; R*y - осредненное значение расчетного сопротивления, принимаемое по п. 4.28; gс - коэффициент условий работы, принимаемый не более 0,9 (см. п. 4.5).
Рис. 19. К определению эксцентриситета продольной силы при положительном (а) и отрицательном (б) значениях
Устойчивость центрально-сжатых симметрично усиленных элементов проверяется в плоскости их наибольшей гибкости (lx > ly). Если отношение гибкостей после усиления изменилось (lx > ly), но l0x < l0y, то проверка устойчивости по формуле (46) выполняется относительно обеих главных осей сечения.
4.27. Расчетное значение эквивалентного эксцентриситета определяется по формуле
, (48)
где f* и fw - подсчитываются по указаниям пп. 4.20 и 4.21.
Если сварочный прогиб fw является разгружающим фактором (знак fw не совпадает со знаком суммы с + f*) и приводит к уменьшению абсолютной величины эквивалентного эксцентриситета, то значение kw принимается равным 0,5; в противном случае kw = 1.
В формуле (48) е - эксцентриситет продольной силы относительно центральной оси усиленного сечения после усиления. В тех случаях, когда эксцентриситет продольной силы остается неизменным, его значение определяется выражением е = е0 - еA, где еA - смещение центра тяжести сечения при усилении, принимаемое со своим знаком (рис. 19, а и б).
В общем случае сжатия с изгибом, а также в случае приложения дополнительных продольных или поперечных сил после усиления, величина е определяется выражением е = М/N, где М - расчетный момент относительно центральной оси усиленного сечения.
При несимметричном усилении центрально-сжатого (первоначально) элемента в качестве е0 учитывается случайный эксцентриситет в соответствии с указаниями п. 4.11 настоящего Пособия, при этом знак случайного эксцентриситета принимается таким, чтобы учесть наиболее неблагоприятный случай.
Проверка устойчивости сжатых элементов сплошного сечения из плоскости действия моментов выполняется в соответствии с п. 5.30 СНиП II-23-81*, причем при изгибе элемента в плоскости его наибольшей жесткости (Ix > Iy) относительный эксцентриситет т определяется по формуле (47). При подсчете еf прогибы f* и fw, учитываются только в том случае, если они увеличивают расчетное значение эквивалентного эксцентриситета.
(56)
где с - коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.31;
jy - коэффициент, вычисляемый согласно требованиям п. 5.3 настоящих норм.
Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
-изгибаемые элементы
, (42)
где сt - поправочный коэффициент, учитывающий влияние поперечных сил
,
где a = Ryi/Ryo
уoc, уop, уrc, уrp - абсолютные величины расстояний от центров тяжести сжатых и растянутых площадей до центральной оси усиливаемого сечения
Коэффициент gM следует принимать:
при симметричном двустороннем усилении элементов симметричного сечения gM=0,95;
при несимметричном двустороннем или одностороннем усилении элементов со стороны растянутых волокон gM = 0,95 - 0,2b0(a - 1);
при одностороннем усилении элементов со стороны сжатых волокон gM = 0,95 -0,lx x(a + b0 - 1).
-Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
;
,
gN = 0,95 - для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; gN = 0,95 - 0,1(a + b - 1) - для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.
Усиление узлов клепаных ферм целесообразно производить с помощью сварки (если позволяет качество металла и швы воспримут все усилие) или же способом передачи усилия на уголковый коротыш и затем на фасонку через болты класса точности А (рис. 8, а).
Рис. 8. Усиление узлов крепления стержней стропильных ферм
Усиление сварных швов в узлах крепления стержней стропильных ферм можно выполнять в необходимых случаях с использованием дополнительных фасонок (рис. 8, а, б).
-Проверка прочности элементов по критерию развитых пластических деформаций выполняется по формулам:
центрально-растянутые или сжатые симметрично усиленные элементы
;
,
gN = 0,95 - для растянутых элементов или сжатых элементов, усиленных без использования сварки; gN = 0,95 - 0,1(a + b - 1) - для сжатых элементов, усиленных с помощью сварки.
При усилении балок путем увеличения сечения (рис. 3) наиболее рациональными по расходу стали являются двусторонние симметричные или близкие к симметричным схемы усиления «а» - «е» с расположением элементов усиления по возможности дальше от центра тяжести не усиленного сечения балки
Рис. 3.Симетрическое усиление балок путем увеличения сечений
Рис. 3.Несиметрическое усиление балок путем увеличения сечений
При наличии свободного пространства под центральной частью балки эффективными могут быть схемы «д» и «е» с одно- или двустоечным шпренгелем. При использовании этих схем следует обеспечить конструктивные методы раскрепления точек перегиба шпренгеля из плоскости системы.
Рекомендуется также способы усиления балок с помощью дополнительных затяжек (схемы «ж» и «з»)
Концевые участки шпоночных швов присоединения элементов усиления к основному стержню или узловым фасонкам должны обеспечивать передачу продольных усилий на элементы усиления и вовлечение их в совместную с основным стержнем работу. Их толщина может назначаться большей, чем толщина связующих швов. Минимальные длины концевых участков подсчитываются по формуле
см, (31)
где ; Ar - площадь поперечного сечения элемента усиления.
При усилении изгибаемых элементов (N = 0) следует принимать .
4.17. Минимальный катет сплошных швов, крепящих элементы усиления, определяется выражением
. (32)
Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом, а их прочность (при расчетной длине 85bwkf) проверяется по формуле
.
При усилении статически нагруженных конструкций III и IV классов, эксплуатируемых при температуре выше минус 30° С в неагрессивной, среде, рекомендуется использовать прерывистые (шпоночные) швы (рис. 16, а). Шаг шпонок следует принимать максимально допустимым по расчету, но не свыше 80imin в растянутых и 40imin в сжатых элементах усиления. Здесь imin - минимальный радиус инерции элемента усиления относительно его собственной центральной оси.
Для конструкций I и II классов использование прерывистых швов не допускается.
Рис. 16. Присоединение элементов усиления
а - прерывистыми швами; б сплошными швами; в - на болтах
4.15. Расчет непрерывных участков шпоночных швов осуществляется на сдвигающее усилие
, (29)
где Qmax - наибольшая поперечная сила в пределах длины элементов усиления.
Для сжатых стержней Qmax ³ Qfic, где Qfic - условная поперечная сила для усиленного стержня, определяемая по п. 5.8 СНиП II-23-81*;
Sr - статический момент элемента усиления относительно центральной оси усиленного сечения; аw - шаг шпонок шва (см. рис. 16, а).
4.16. Минимальные длины участков шпоночных швов определяют по выражению
см, (30)
где aw - коэффициент, характеризующий распределение усилий между швами, прикрепляющими элемент усиления к основному стержню и равный доле общего усилия Т, относящийся к рассматриваемому шву. Здесь и далее под bw, gw и Rw подразумеваются значения bf и bz, gwf и gwz, Rwf и Rwz, принимаемые по п. 11.2 СНиП II-23-81* для двух расчетных сечений. Длину участка шпоночного шва следует принимать не менее 50 мм.
Концевые участки шпоночных швов присоединения элементов усиления к основному стержню или узловым фасонкам должны обеспечивать передачу продольных усилий на элементы усиления и вовлечение их в совместную с основным стержнем работу. Их толщина может назначаться большей, чем толщина связующих швов. Минимальные длины концевых участков подсчитываются по формуле
см, (31)
где ; Ar - площадь поперечного сечения элемента усиления.
При усилении изгибаемых элементов (N = 0) следует принимать .
4.17. Минимальный катет сплошных швов (рис. 16, б), крепящих элементы усиления, определяется выражением
. (32)
Концевые участки швов могут назначаться с увеличенным катетом, а их прочность (при расчетной длине 85bwkf) проверяется по формуле
.
Применение болтов (рис. 16, в) для присоединения элементов усиления рекомендуется в случаях, когда:
болтовые соединения технологически более удобны;
материал усиливаемого элемента не допускает применения сварки;
желательно избежать возникновения дополнительных сварочных напряжений и деформаций.
Проектировать соединения следует с учетом минимального ослабления сечений. С этой целью диаметр болтов следует принимать минимальным, а их размещение задавать со сбитым шагом по отношению к существующим болтам или заклепкам. Шаг промежуточных соединений принимается не более 40i в сжатых и 80i в растянутых элементах усиления и определяется по формуле
, (34)
где [Nв]min - минимальная несущая способность болта (по сдвигу, срезу или смятию, определяемая по п. 3.5 СНиП II-23-81*).
Прочность концевых участков соединений элемента усиления проверяется по формуле
, (35)
где n - количество болтов на концевом участке соединения (см. рис. 16, в); ав - расчетный шаг болтов.
Усиление подкрановых балок для кранов с режимами работы 7К и 8К, имеющих повреждения в виде усталостных трещин, рекомендуется лишь в качестве временной меры при невозможности остановки производства для замены балок.
При кранах с другими режимами работы повреждения, связанные с эксплуатацией подкрановых балок, обычно незначительны, усиление таких балок целесообразно и экономически оправданно.
При усилении подкрановых балок без тормозных конструкций при небольшом увеличении крановых нагрузок (на 5-10%) может быть использована схема усиления по рис. 6, а, при большем увеличении нагрузок необходимо также усиление и нижнего пояса по схеме «б». Эти схемы не сложны и могут быть выполнены без остановки технологического процесса, а приварка элементов усиления в нижнем положении позволяет обеспечить качественное выполнение швов.
При усилении подкрановых балок с тормозными конструкциями могут использоваться схемы «в», «г», «д». Усиление по схемам «г» и «д» может быть выполнено без остановки технологического процесса; при усилении по схеме «в» требуется демонтаж кранового рельса, при этом для обеспечения постоянного уровня головки рельса усиление верхнего пояса должно быть выполнено по всей длине балки.
Для подкрановых балок тяжелого режима работы (группы режимов 7К и 8К) при необходимости увеличения их ресурса по выносливости рекомендуется устанавливать ламели к верхнему поясу по схеме «е» на рис. 6.
Рис. 6. Усиление подкрановых балок
д-е - схемы усиления
Для усиления прогонов рациональна схема с подведением дополнительных опор, передающих нагрузку на параллельно устанавливаемые двухконсольные подпруги способом изменения конструктивной схемы.
Приемы специального усиления элементов конструкций с целью повышения их хладостойкости
|
Тип |
Конструктивная форма |
Варианты усиления |
Согласно СНиП II-23-81* п.3.42. При усилении элементов конструкций путем увеличения сечений с помощью сварки рекомендуется соблюдать следующий порядок работы:
присоединение (прижатие) элементов усиления по всей их длине к усиливаемой конструкции с помощью струбцин, оттяжек и т. п.;
приварка элементов усиления на сварочных прихватах длиной 20-30 мм и шагом 300-500 мм;
сварка концевых участков, включающих в работу элементы усиления;
наложение связывающих швов, обеспечивающих совместную работу усиливаемого стержня и элементов усиления.
При усилении путем увеличения сечений двух или более элементов (пролетов) статически неопределимых конструкций (рам, неразрезных балок и т. п.) вначале следует присоединить элементы усиления ко всем усиливаемым стержням системы на сварочных прихватках и лишь затем приступать к сварке концевых участков и связующих швов. Сварку швов усиливаемых стержней следует выполнять последовательно, начиная с наименее нагруженного стержня (пролета) конструкции
Усиление сварных соединений путем увеличения длины сварных швов (кроме поперечных) может выполняться под нагрузками, при которых напряжения в существующих швах не превышают их расчетного сопротивления, и в металле соединяемых конструкций - значений b0, приведенных в разд. 3. Прочность сварных соединений повышается при этом пропорционально увеличению площади сечения швов.
Увеличивать длину рабочих швов в сварных соединениях следует электродами диаметром не более 4 мм на сварочном токе, не превышающем 220 А, со скоростью, обеспечивающей за один проход шов толщиной (катетом) не более 4 мм. В случае необходимости выполнения швов толщиной (катетом) более 4 мм их наплавляют дополнительными слоями по 2 мм до требуемой толщины.
Тип электрода для сварки рекомендуется применять по табл. 55 СНиП II-23-81*. Сварку каждого последующего шва разрешается производить только после полного охлаждения ранее выполненного шва до температуры, не превышающей 100 °С. Сварку спокойной и полуспокойной стали производят при температуре окружающего воздуха не ниже минус 15°С - для толщин до 30 мм и не более 0°С - для толщин св. 30 мм. Сварка кипящей стали производится при температуре более 5°С
При двусторонних схемах увеличения сечений вначале следует приваривать элементы усиления, расположенные со стороны растянутых волокон, затем - со стороны сжатых. Знак напряжений (растяжение, сжатие) при переменном на участке усиления эпюре моментов определяется по сечению с наибольшим по абсолютной величине значением изгибающего момента. При наличии заделки на одном из концов стержня приварку растянутых элементов усиления следует начинать от противоположного конца элемента к заделке, для сжатых элементов - обратное направление.
При двусторонних схемах усиления балок вначале рекомендуется приваривать нижний (растянутый) элемент усиления, затем верхний.
В момент усиления должны быть исключены все подвижные нагрузки, передающие на усиливаемые конструкции удары и вибрации.
Кращого використовування міцнісних властивостей металу при однобічному підсиленні можна досягнути шляхом застосування звареного тавра як підсилюючого елемента.
Розміри поперечного перерізу тавра слід визначати із умови досягнення в балці і таврі максимальних напружень, значення яких дорівнюють відповідним розрахунковим опорам металу балки і тавра. Ця умова буде виконуватися (за умови попереднього розвантаження балки) при висоті тавра:
де z - величина зміщення центра ваги перерізу балки.
Величину z можна визначати шляхом розв'язування рівняння моменту, який припадає на полиці балки і тавра, тобто із умови рівності зовнішнього моменту, що припадає на полиці, і суми моментів внутрішніх сил цих полиць у граничному стані (спільна умова для зварного та прокатного таврів). При відомому значенні z потрібна площа полиці тавра визначається за формулою: при Ryr = Ryo.
З точки зору витрат сталі на підсилення головної балки, зварний тавр буде ефективнішим за рахунок можливості варіювання розмірами полиці зварного тавра, яка буде сприймати основну частину зусиль від згинального момента.
PAGE 1
w
w
c
=
+
+
(
)
f
w
r
w
wk
R
k
N
T
l
g
g
b
a
EMBED AutoCAD.Drawing.16