Усиление конструкций

Многие конструкции объекта нужда­ются в усилении при его реконструк­ции. Если усиление невозможно или нецелесообразно, то конструкцию демон­тируют и заменяют другой.

Целесообразность того или иного спо­соба усиления определяют сравнитель-

ным экономическим анализом (расход материала, трудоемкость выполнения ра­бот, общая стоимость, уменьшение ко­личества простоев производства).

Сборные железобетонные конструк­ции усиливают обоймами, набетонками и т. п. При этом конфигурация кон­струкции усиления должна способст­вовать удобству подачи и укладки бетонной смеси. Так, при усилении ри­гелей и балок прямоугольного сечения нижние пояса выполняют тавровыми толщиной не менее 100 мм.

В состав арматурных элементов вво­дят фиксаторы, выверочные болты, устройства для крепления выносных сто­ек-кондукторов, предназначенных для установки щитов опалубки при бетони­ровании обойм колонн. В качестве не­сущих элементов щитовой опалубки ис­пользуют жесткую (уголковую) арма­туру. Толщину обоймы согласуют с характеристиками глубинного вибра­тора и высотой щитов опалубки. При высоте щитов 600...800 мм толщину обоймы принимают не менее 80 мм.

При усилении сжатой зоны, подкрано­вых балок в качестве несъемной опа­лубки используют жесткую арматуру в виде сварных профилей. Несъемная опалубка из металлического профили­рованного настила особенно эффектив­на при усилении железобетонных покры­тий.

Усиление железобетонных конструк­ций металлическими элементами вы­полняют из типизированных узлов за­водского изготовления. При увеличе­нии серийности с 3 до 50 элементов трудоемкость их изготовления снижа­ется в 2 раза.

Металлические конструкции усилива­ют увеличением сечений элементов, сни­жением массы ограждающих конструкций, предварительным напряжением уси- / ливающих элементов.

Усиление сжатых элементов без пред- / варительного напряжения выполняю? уменьшением их расчетной длины (вве­дением дополнительных связей, шпрйн-гелей и т. д.) или, наиболее часто, уве­личением сечений элементов

(рис. VIII. 28, а, б, в). Перед усилением стерж­ни разгружают, чтобы усилия в них составляли не более 50...60 % расчет­ных.

Рис. VIII.28. Схемы усиления, демонтажа и монтажа конструкций при реконструкции:

а — усиление сжатого стержня решетчатой конструкции; 6 — центрально-сжатой стойки или колонны; в — внецентренно сжатой стойки или колонны; г — балки стальными листами; д — фермы третьим поясом с креп­лением в верхних узлах; е — стойки рамы телескопическими трубами; ж — предварительно напряженных те­лескопических труб с элементами, соединяющими обе части наружной (растянутой) трубы; и — замена по-крытия'крупными блоками; к — замена конструкции покрытия с помощью самоходного кабель-крана; / — уси-ливаемай ферма; 2 — элемент усиления; 3 — стойка усиления; 4 — кольцевой сварной шов; 5 — внутренняя (сжатая) труба; 6 — наружная труба; 7 — соединительные элементы; 8 — лебедка; 9 — установщик; 10 — ферма /1ереопирания (ложная); // — ограждение на установщике; 12 — хвостовая башня; 13 — тяговый ка­нат; 14 — подъемный канат; 15 — несущий канат; 16, 17 — нижний и верхний кулачковые канаты; 18 — под­держивающие устройства; 19 — грузовая тележка; 20 — крюковая подвеска; 21 — машинная башня; 22 — / монтируемые и демонтируемые плиты; 23 — защитный настил

При усилении балок (рис. VIII.28, г) сварные швы для крепления усилива­ющих деталей располагают в удобных дл^ сварки местах. Сварочные работы в(У избежание появления деформаций начинают с приварки усиливающих де-тйлей к нижнему поясу, а затем к верх­нему. Объем наплавляемого металла в Сварных швах должен быть минималь­ным по расчетным и технологическим требованиям.

Для усиления решетчатых конструк-\ ций стальных ферм используют под­ведение новых конструкций поясов и установку дополнительных элементов ре­шетки, изменение схемы всей конструк-

ции, увеличение сечений отдельных эле­ментов.

Эффективно усиление фермы третьим поясом, т. е. превращение ее в шпренгель-ную систему (рис. VIII.28, д). Преиму­щество этого способа заключается в том, что усиливающие элементы из сталь­ных канатов или из пучков высокопроч­ной проволоки расположены в пределах высоты фермы.

Дальнейшее развитие способов уси­ления конструкций связано с приме­нением предварительного напряжения, открывшего широкие перспективы для усиления конструкций под нагруз­кой.

Сущность Способа усиления пред­варительно напряженными телескопи­ческими трубами заключается в следующем. Разгружающую заранее под­готовленную (предварительно напряжен­ную) телескопическую трубчатую стой­ку устанавливают рядом с усиливае­мой стойкой рамы. Усиливающая стой­ка состоит из двух телескопически со­единенных труб, причем внутренняя тру­ба сжата, а наружная растянута. При этом внутренняя труба свободно вхо­дит в наружную без излишнего зазо­ра. Предварительное напряжение те­лескопических труб осуществимо как силовым, так и термическим (электро­термическим) и термомеханическим спо­собами.

Предварительное напряжение сило­вым способом дает возможность сразу придать внутренней и наружной тру­бам одинаковые по величине и противо­положные по знаку усилия предвари­тельного напряжения. Такой способ осо­бенно удобен в условиях механических мастерских (при наличии силовых дом­кратов) и на месте усиления.

Контроль усилий предварительного напряжения осуществляют как по ма­нометру, установленному на домкрате, так и по деформациям, замеряемым тен­зометрами или прогибомерами, установ­ленными на наружной трубе.

Телескопическую стойку, применяе­мую для усиления стальных стержней, ""устанавливают рядом с усиливаемой ста­льной стойкой или колонной (рис. VIII. 28, е), упирают в ригель с плотным под-клиниванием и креплением к стойке или колонне хомутами для уменьшения ее свободной длины. После этого наруж­ную трубу разрезают вдоль окружности по специальным соединяющим обе ее части элементам (рис. VIII.28, ж). Та­ким образом с внутренней трубы сни­мают удерживающее воздействие рас­тянутой наружной трубы. В резуль­тате этого внутренняя труба передает часть усилия своего предварительного напряжения (сжатия) на усиливаемую стойку или колонну. Предварительно сжатая внутренняя труба, удлиняясь при этом на величину упругой подат­ливости усиливаемого элемента, воспри­нимает заданную часть действующей на него нагрузки. Такой предварительно

напряженный элемент усиления равно­ценен элементу с такими же геометри­ческими параметрами, установленному после полной разгрузки усиливаемой колонны или стойки, но в ненапряжен­ном состоянии. Другими словами, на все время работы конструкции после уста­новки предварительно напряженного элемента усилия напряжения в старом (усиливаемом) и новом (усиливающем) элементах должны быть примерно оди­наковы. Причем уже при изготовлении предварительно напряженного усили­вающего элемента предварительное на­пряжение в нем подбирается таким, чтобы оно было примерно равно на­пряжению в стойке или колонне, под­лежащей усилению под полной эксплу­атационной нагрузкой.