Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

При устройстве армокаменного пояса допускается применение про- дольных стержней арматуры в поясе диаметром до 12 мм с утолщением шва до 25 мм. Ориентировочно площадь продольной арматуры пояса в стенах толщиной до 510 мм можно принимать в пределах 4,5 см2, а при большей толщине – 6,5 см2.

Железобетонный пояс выполняется из бетона класса не ниже C 1215

с армированием пространственным арматурным каркасом. Возможно ис- пользование жесткой арматуры в поясе. Высота поперечного сечения поя- са составляет не менее 120 мм, ориентировочно ширина сечения пояса принимается равной: при толщине стены до 510 мм – толщине стены с учетом утепления, при толщине стены более 510 мм – возможно устройст- во меньшего по ширине пояса. В месте устройства железобетонного пояса следует предусматривать дополнительное утепление стен для ликвидации «мостиков холода».

14.6. Замена и усиление перемычек каменных зданий

Полную перекладку клинчатых и арочных перемычек начинают од-

новременно с двух концов пролета перемычки до замкового камня. При этом рекомендуется выполнять плотное осаживание кирпича. Замковый камень плотно пригоняют по месту. Включение перемычки в работу осу- ществляется путем обработки кирпича «на клин» или устройством клино- образного шва с размерами его внизу перемычки не менее 5 мм и вверху не более 25 мм.

Работы по замене брусковых перемычек начинают с установки вре- менных креплений. Борозды (штрабы) пробивают с двух сторон перемыч- ки поочередно. Высота и ширина борозд должна соответствовать высоте и ширине заменяемой перемычки и иметь зазор порядка 40...60 мм для плот- ной заклинки вновь подведенных элементов с существующей кладкой. Пробивка начинается с наиболее ослабленных мест старой перемычки.

До монтажа стальных заменяющих балок из профильной стали (уголков, швеллеров) последние обворачивают сетками. При монтаже ба- лок обеспечивается тщательное заполнение раствором марки не ниже М100 зазоров между кирпичной кладкой и устанавливаемой конструкцией. После заполнения раствором стальные балки стягивают болтами. Шаг стяжных болтов принимают не более 500 мм при пролетах не более 2400 мм и не более 800 мм при пролетах более 2400 мм. Расстояние от тор- цов профиля до стяжного болта принимается не менее 100 мм.

201

Аналогичный метод применяется и при устройстве новых проемов в существующих стенах (рис. 14.14).

Рис. 14.14. Устройство нового проема в существующих стенах: 1 – швеллер, 2 – стяжные болты, 3 – раствор, 4 – стальная сетка, 5 – устраиваемый проем

Номер профиля швеллера стальных перемычек для конкретной ши- рины проема при различных толщинах стен указан в табл. 14.2. После монтажа элементов перемычки и твердения раствора осуществляется про- бивка проемов под перемычками. Величина опорных зон для стальных пе- ремычек из швеллеров при существующих или проектируемых проемах устанавливается согласно табл. 14.3.

Таблица 14.2

Подбор несущих перемычек в существующих стенах

Примечание. Приведенные в таблице профили рассчитаны на нагрузку, эквива- лентную слою кладки на высоту равную 1/3 пролета перемычки. Опирание перекрытий, прогонов над перемычкой допускается только на высоте пролета перемычки.

При наличии в перемычках дефектов и повреждений для повышения их прочности применяются стальные накладки, представляющие собой упругую опору для элементов (рис. 14.15, 14.16). Накладки выполняют из профильной стали уголкового или швеллерного профиля. Связь профилей между собой осуществляют планками из полосовой стали.

202

Таблица 14.3

Длина опирания несущих перемычек в существующих стенах

Рис. 14.15. Усиление плоских перемычек накладками:

1 – продольные уголки, 2 – поперечные планки, 3 – торцевые уголки, 4 – проем

Рис. 14.16. Усиление арочной перемычки: 1 – накладки усиления арочной перемычки, 2 – планка, 3 – вертикальный уголок, 4 – опорный уголок

203

Усиление уголками осуществляется с двух сторон поврежденной пе- ремычки на цементном растворе марки не ниже М100. Для этого расчи- щают горизонтальный шов на глубину до 70 мм в опорных частях перемы- чек. Зазоры между уголками и перемычкой не допускаются. У торцов пе- ремычки пробивают отверстия для установки отрезков уголков или полосы на всю толщину стены с одного, затем с другого торца. Уголки (полосы) приваривают к торцам продольных уголков. По длине уголки соединяют планками с шагом не более толщины стены и не более 500 мм. Соедини- тельные планки можно заменять сетками, приваренными к нижней грани уголков. Размеры уголков определяются расчетом.

При недостаточной высоте полки уголков и большой ширине проема рекомендуется устанавливать подвески в виде наклонных планок из полосо- вой стали, толщиной 4 мм и более или круглой стали диаметром 10…16 мм с концевыми анкерами в верхней части стены над простенками. Внизу под- вески привариваются к продольным уголкам каркаса (рис. 14.17).

Рис. 14.17. Усиление плоских перемычек с использованием подвесок:

1 – накладки усиления, 2 – подвески из полосовой стали, 3 – отверстия под подвески, 4 – опорная подкладка, 5 – болт, 6 – существующий проем

Усиление перемычек может осуществляться путем уменьшения ши- рины проема за счет устройства дополнительных рядов кладок со стороны проема с обязательной перевязкой старой и новой кладки.

204

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите наиболее распространенные методы восстановления каменных конструкций.

2.В каких случаях для восстановления каменных конструкций применяется оштукатуривание?

3.Какими способами обеспечивается надежное сцепление штукатурного слоя

скирпичной кладкой эксплуатируемых зданий?

4.В каких случаях для восстановления каменных конструкций применяется и как выполняется инъецирование?

5.Как определяется расчетное сопротивление каменной кладки, усиленной инъецированием раствора в трещины?

6.В каких случаях для восстановления каменных конструкций применяется частичная (полная) перекладка?

7.В каких случаях и как устраиваются стальные накладки для кирпичных стен эксплуатируемых зданий?

8.В каких случаях и как для усиления каменных конструкций устраивается наращивание и обоймы?

9.Каким образом обеспечивается совместная работа дополнительных элемен- тов при усилении каменных конструкций с усиливаемыми конструкциями?

10.Расскажите об устройстве и методике расчета прочности усиленных железо- бетонной (растворной, стальной) обоймой каменных конструкций?

11.В каких случаях и как для усиления каменных конструкций применяются предварительно напряженные распорки?

12.Каким образом производится усиление мест сопряжения кирпичных стен?

13.В каких случаях и как для усиления каменных зданий устраиваются сталь- ные предварительно напряженные пояса?

14.В каких случаях и как для усиления каменных зданий устраиваются железо- бетонные пояса?

15.Изложите технологию замены перемычек и устройства новых проемов в кирпичных стенах.

16.Приведите примеры методов усиления перемычек проемов в кирпичных стенах.

Тема 15. УСИЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

15.1. Общие положения

Усиление металлических конструкций может производиться после их разгружения или под нагрузкой:

–увеличением поперечного сечения отдельных элементов и уз- лов их соединений,

–изменением расчетной схемы конструкций.

Особенностью усиления металлических конструкций является дос- тупность сечения по всей длине элементов и свариваемость металла, по-

205

зволяющие уменьшить трудоемкость обеспечения совместной работы ос- новного и дополнительного элементов.

Однако нагрев элементов при сварке может снижать его прочность. При температуре более 550°С металл переходит в пластическое состояние и выключается из работы по восприятию усилий. Степень снижения прочно- сти металла в месте сварки зависит от способа и режима сварки, толщины и ширины элемента, а также от направления сварных швов. Так, для продоль- ных швов снижение прочности составляет до 15 %, а для поперечных – дос- тигает 40 %. Исходя из этого, запрещается применение поперечных сварных швов при усилении металлических конструкций под нагрузкой.

С целью безопасности производства работ и повышения эффектив- ности усиления металлических элементов и узлов их сопряжений следует стремиться к максимальному разгружению конструкции перед усилением,

чтобы максимальные напряжения не превышали 0,8Ry (где Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести).

15.2. Усиление металлических конструкций увеличением их поперечного сечения

Усиление увеличением поперечного сечения металлических конст-

рукций, работающих на растяжение, сжатие и изгиб, производится при- соединением дополнительных элементов. Совместная работа дополни- тельных элементов усиления с усиливаемой конструкцией обеспечивается путем сварки, а также с помощью болтового или заклепочного соединения.

При выполнении усиления центрально-растянутых и сжатых метал- лических конструкций следует стремиться к сохранению центровки уси- ливаемых элементов и узлов соединений (то есть дополнительные элемен- ты необходимо располагать так, чтобы положение центра тяжести элемен- та после усиления не изменялось), в противном случае, требуется проверка прочности усиленного элемента и узла сопряжения с учетом появившегося эксцентриситета.

При конструировании усиления сварные швы, болтовые и заклепоч- ные соединения необходимо располагать в удобных для исполнения и кон- троля качества местах. Кроме того, при сварных соединениях следует учи- тывать появление дополнительных и остаточных сварочных деформаций. Например, усиление ферм следует начинать с элементов и узлов нижнего пояса, а затем производить усиление верхнего пояса.

Обеспечение совместной работы дополнительных деталей при уси- лении растянутых элементов производится их обязательной заводкой в

206

узлы на расстояние, необходимое для размещения прикрепляющих швов, достаточных для полного включения в работу у границы узловой фасонки.

Вкачестве дополнительных элементов при усилении центрально- растянутых элементов используются, как правило, полосы и круглые стержни (рис. 15.1). При этом в случае приварки усиливающих полос к полкам и перу спаренных уголков требуется срезка выступающих концов соединительных планок.

Вслучае обеспечения совместной работы дополнительных элемен- тов с усиливаемым растянутым элементом посредством сварки сварные

швы рекомендуется принимать с высотой катета шва 3…6 мм (в зависимо- сти от толщины соединяемых деталей), а швы, расположенные вблизи края элемента, следует выполнять сплошными, т.к. прерывистые швы создают многочисленные «надрезы» – концентраторы напряжений, способствую- щие хрупкому разрушению при растяжении.

Усиление сжатых элементов стальных конструкций производится:

–увеличением поперечного сечения элемента при незначительном изменении его гибкости,

–увеличением поперечного сечения элемента со значительным уменьшением его гибкости,

–уменьшением расчетной длины элемента без изменения попереч- ного сечения.

Впрактике усиления металлических конструкций первый метод применяется для сжатых элементов небольшой длины (коротких), когда прочность элемента определяется площадью его поперечного сечения. Два других метода усиления характерны для длинных сжатых элементов, те- ряющих устойчивость при разрушении.

Впервом случае для усиления центрально-сжатых элементов, анало- гично растянутым, в качестве дополнительных элементов могут быть ис- пользованы полосы и круглые стержни, эффективно увеличивающие пло- щадь поперечного сечения, но незначительно изменяющие его жесткость при изгибе (см. рис. 15.1). Как и в случае растянутых элементов, дополни- тельные детали усиления должны заводиться в узлы сопряжения.

При усилении сжатых элементов увеличением поперечного сечения с уменьшением его гибкости в качестве дополнительных элементов исполь- зуются прокатные профили в виде труб, уголков, швеллеров и т.д., разви- вающих сечение и эффективно повышающих его жесткость при изгибе (рис. 15.2). При этом если нет опасности потери устойчивости для сечения не усиленного элемента вблизи узла, детали усиления могут быть не заве- дены в узел и не прикреплены к нему. Допускается применение прерыви- стых швов, уменьшающих сварочные деформации, сокращающие сроки сварочных работ и массу наплавленного металла.

207

Уменьшение расчетной длины отдельных элементов эффективно в случае, когда не обеспечена их устойчивость. Усиление сжатых элементов уменьшением его расчетной длины в плоскости стропильной фермы произ- водится установкой дополнительных раскосов или подвесок (рис. 15.3, а), из плоскости фермы или для отдельно стоящих стоек – предварительно напряженных шпренгелей (рис. 15.3, б, в).

Рис. 15.3. Усиление стальных конструкций за счет уменьшения их расчетной длины: а – установкой дополнительных раскосов; б, в – установкой предварительно напряженных шпренгелей: 1 – усиливаемый элемент, 2 – дополнительные раскосы, 3 – дополнительная подвеска, 4 – предварительно напряженные шпренгели

Усиление изгибаемых металлических конструкций имеет следую- щие особенности:

−увеличение поперечного сечения изгибаемого элемента можно ог- раничивать лишь зоной действия максимальных изгибающих моментов, где усиление требуется по расчету;

−при конструировании усиления следует стремиться к наиболее эффективному размещению дополнительных деталей (на возможно боль- шем расстоянии от нейтральной оси неусиленного сечения);

−учитывая влияние сварочных деформаций при усилении, увеличи- вающих прогиб, усиление изгибаемых элементов необходимо начинать с нижнего пояса, затем при необходимости следует усилить стенку, в по- следнюю очередь – верхний пояс.

209

Некоторые варианты конструктивных схем усиления стальных балок приведены на рис. 15.4 и 15.5.

Рис. 15.4. Усиление изгибаемой балочной конструкции в пролете

Рис. 15.5. Усиление стальных балок увеличением поперечного сечения с применением: а – пластин; б – стержней; в – уголков; г – труб; д – двутавров

Усиленная стальная балка кроме условия прочности должна удовле- творять условиям общей и местной устойчивости. Повышение местной ус- тойчивости балок достигается установкой дополнительных поперечных (рис. 15.6, а), продольных (рис. 15.6, б) и диагональных ребер жесткости (рис. 15.6, в). С целью уменьшения концентрации местных напряжений у концов коротких поперечных ребер жесткости в сжатой зоне они должны быть окаймлены продольными ребрами жесткости (рис. 15.6, г).

210