6 Усиление конструкций путем изменения конструктивной схемы
6.1 Общие положения
6.1.1 Метод усиления изменением конструктивной схемы позволяет повысить несущую способность и другие эксплуатационные характеристики конструкций в целом (жесткость, устойчивость) за счет рационального изменения их расчетных схем. Однако этот метод усиления часто приводит к догрузке отдельных узлов и элементов и необходимости их местного усиления.
6.1.2 При усилении конструкций путем изменения конструктивной схемы необходимо:
учитывать перераспределение усилий в конструкциях, элементах, узлах и на опорах; обращать внимание на изменчивость этих усилий вследствие податливости оснований;
учитывать температурный режим эксплуатации, особенно при образовании статически неопределимых систем;
иметь в виду, что во многих случаях эффективность усиления пропорциональна величине предварительной разгрузки конструкций;
предусматривать в конструктивных решениях элементов и узлов возможность компенсации несовпадения размеров существующих и новых конструкций.
6.1.3 Основные преимущества рассматриваемого типа усиления:
возможность усиления всей конструкции или всего сооружения, а не их отдельных элементов;
возможность использования всех способов предварительного напряжения и регулирования усилий, применяемых для металлических конструкций;
возможность усиления конструкций, имеющих значительные остаточные деформации, когда применение других типов усиления (на сварке, болтах) затруднено;
простота выполнения усилений, сравнительно малая трудоемкость работ, небольшой расход металла.
6.2 Подведение дополнительных опор, подкосов и подвесок
Метод усиления конструкций путем подведения дополнительных опор, подкосов или подвесок позволяет уменьшить пролет балочной системы и за счет этого увеличить несущую способность балок и ферм в 2—3 раза (рисунок 6.1). Подведение дополнительных опор (рисунок 6.1а) возможно при наличии свободного пространства под усиливаемой конструкцией. Фундаменты под опоры должны опираться на плотный грунт, любые осадки опор снижают эффективность усиления. При устройстве подкосов (рисунок 6.1б) возможно появление поперечных усилий, действующих на колонну.
При стесненных условиях технологического процесса усиление ригелей и ферм покрытий можно осуществлять подвешиванием (рисунок 6.1д): стойки выполняют из фасонного проката, гнутых профилей, сварных или горячедеформированных труб, тяжи — из канатов или прокатных профилей.
1 — усиливаемая конструкция; 2 — существующая опора; 3 — новая опора;
4 — элемент местного усиления; 5 — новые подкосы; 6 — дополнительный пилон; 7 — новый вант
Рисунок 6.1 — Усиление конструкций подведением дополнительных опор,
подкосов и подвесок:
а, б, в, г — подведение дополнительных опор и подкосов;
д — подвешивание балок (ферм) к дополнительным опорам
6.3 Постановка дополнительных связей, распределительных систем и распорок
Устройство дополнительных продольных горизонтальных связей по нижним поясам стропильных ферм в каркасах промышленных зданий (рисунок 6.2а, рисунок 6.6) позволяет повысить жесткость здания в целом в поперечном направлении и косвенно осуществить усиление колонн. В зданиях длиной до 90 м кроме установки дополнительных продольных распределительных горизонтальных связей по нижним поясам ферм (рисунок 6.2б) в торце здания устраивают жесткий связевой фахверк. В этом случае горизонтальные усилия (ветер, крановые нагрузки), действующие поперек здания, передаются на торцевой фахверк, вследствие чего за счет пространственной работы повышается жесткость каркаса в 1,5—2 раза и уменьшаются усилия в колоннах.
Постановка распорок по колоннам (рисунок 6.2в) обеспечивает уменьшение гибкости ветвей нижней части колонны, вследствие чего их несущая способность из плоскости рамы увеличивается на 10 %—30 %. Постановка по длине колонн диафрагм повышает устойчивость ветвей колонны, а постановка дополнительных ребер повышает местную устойчивость стенок колонн.
1 — дополнительные горизонтальные продольные связи;
2 — связи по торцевому фахверку стен; 3 — дополнительные распорки; 4 — существующие связи
Рисунок 6.2 — Усиление конструкций постановкой дополнительных связей:
а — постановка новых связей;
б — постановка новых связей с устройством жесткого торцевого фахверка;
в — постановка дополнительных связей (распорок) по колоннам