ОСОБЕННОСТИ УСИЛЕНИЯ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

УСИЛЕНИЯ СОХРАНЯЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

С целью сокращения объемов работ по усилению, а в некоторых случаях и отказа от усиления необходимо выявлять и использовать резервы несущей способности сохраняемых конструкций путем:

уточнения усилий, действующих в перенапряженных элементах, за счет учета пространственной работы каркаса; фактических условий соединения и закрепления, учета фактических значений нагрузок, воздействий и их сочетаний;

уточнения прочностных характеристик материала конструкций и соединений, фактических размеров сечений и элементов;

включения в работу ограждающих конструкций или других вспомо­гательных элементов зданий и сооружений.

С этой целью рекомендуется проведение мероприятий по улучшению условий работы несущих конструкций таких, как:

изыскание возможности уменьшения нагрузок, действующих на все здание или отдельные элементы его (ограничение грузоподъемности кранов, их сближения между собой, ограничение хода тележки, изменение схемы расположения кранов на подкрановых путях, изменение конфигурации кровли для уменьшения снеговых мешков, мероприятия по борьбе с отложением промышленной пыли и т. д.);

уменьшение нагрузок от веса ограждающих конструкций путем замены их более легкими, в особенности в тех случаях, когда замена ограждающих конструкций связана с их неудовлетворительным состоянием.

Мероприятия по уменьшению крановых и других технологических нагрузок не должны ухудшать условия основного производства и должны быть обязательно согласованы со службой эксплуатации, включая приемы и методы контроля за уровнем нагрузок.

Основными способами усиления конструкций являются:

увеличение площади поперечного сечения отдельных элементов конструкции;

изменение конструктивной схемы всего каркаса или отдельных элементов его, в результате чего меняется расчетная схема:

регулирование напряжений.

Каждый из этих способов может применяться самостоятельно или в комбинации с другим. При выборе способа усиления и разработке проекта усиления необходимо учитывать требования монтажной технологичности.

При конструктивном оформлении усиления путем увеличения сечений необходимо:

обеспечить надежную совместную работу элементов усиления и усиливаемой конструкции, в том числе требования по местной устойчивости (размеры свесов, отгибов) и неискажаемости сечения (установка в необходимых случаях ребер, диафрагм и т. п.);

не принимать решений, затрудняющих проведение мероприятий по антикоррозионной защите, в особенности ведущих к щелевой коррозии или образованию замкнутых полостей, применяя в необходимых случаях герметизацию щелей;

назначать места обрыва элементов усиления из условия работы неусиленных сечений при действии расчетных нагрузок в упругой стадии, не допуская резких концентраторов напряжений в указанных местах;

учитывать наличие конструктивного оформления узлов, ребер жесткости, прокладок и т. п., а также допустимость увеличения габаритов строительных конструкций;

обеспечивать технологичность производства работ по усилению, и частности, доступность сварки, возможность сверления отверстий, закручивания болтов и т. п.

При усилении конструкций путем изменения конструктивной схемы требуется:

учитывать перераспределение усилий в конструкциях, элементах. узлах, а также в опорах, включая дополнительные проверки фундаментов;

учитывать разность температур, если существующие и новые конструкции могут эксплуатироваться в разных температурных режимах, а также температурный режим при замыкании статически неопределимых систем;

предусматривать в конструктивных решениях элементов и узлов возможность компенсации несовпадения размеров существующих и новых конструкций.

Способ усиления конструкций, предусматривающий регулирование напряжений, позволяет уменьшить усилия, действующие в конструкции. Преимущество его состоит также в том, что усиление может производиться без разгрузки конструкции и остановки технологического процесса.

Элементы усиления необходимо проектировать, как правило, ориентируясь на полное изготовление их в заводских условиях. В особых случаях допускается изготовление деталей усиления с припуском и последующей обработкой на месте установки.

Присоединение деталей усиления к конструкциям выполняется с помощью сварки, на болтах класса точности А и В или высокопрочных. В случае опасности возникновения хрупкого или усталостного разрушения присоединение осуществлять на высокопрочных бонах или болтах класса точности А. При соответствующем обосновании допускается применение дюбелей и самонарезающих винтов.

Марку стали элементов усиления следует назначать по табл. 50 СНиП 11-23-81* с учетом качества стали усиливаемой конструкции. Если эти конструкции выполнены без сварки и отсутствуют данные о свариваемости стали, то для их усиления сварку можно применять только после проведения оценки свариваемости.

Применяемая для элементов усиления сталь, как правило, не должна уступать по качеству металлу усиливаемых конструкций (по механическим свойствам, вязкости и свариваемости).

При усилении конструкций, эксплуатируемых в агрессивной среде, коррозионная стойкость металла элементов усиления должна быть не ниже стойкости металла усиливаемой конструкции.

УСИЛЕНИЕ БАЛОК

Выбор способа усиления определяется:

условиями опирания на балку элементов перекрытий или покрытий (по верхнему или нижнему поясу);

возможностью увеличения строительной высоты балки и наличием пространства для размещения элементов усиления;

возможностью выполнения работ без остановки производства или во время технологических перерывов;

технологическими возможностями изготовления и монтажа эле­ментов усиления.

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 неусиленного сечении балки.

При опирании настилов по верхнему поясу балки рекомендуются схемы «в» — «к», при этом несимметричное усиление по схеме «и» эффективно только при использовании упругопластической стадии работы материала существующей конструкции или при регулировании усилий, в остальных случаях более целесообразна схема одностороннего усиления «к» со значительным увеличением высоты сечения. Усиление составных сварных балок, имеющих ребра жесткости, с использованием схемы «в» и «г» требует либо вырезки ребер, либо подгонки элементов усиления, поэтому более рациональны в данном случае схемы «д» и «е», а при необходимости увеличения прочности верхней части стенки (например, в случае передачи сосредоточенных нагрузок) может быть рекомендована схема «ж».

Усиление балок путем изменения конструктивной схемы (рис. 4) мало зависит от места опирания плит настила, однако при усилении по схемам «а» и «б» путем превращения разрезной конструкции в неразрезную требуется возможность доступа к узлам сопряжения.

Рис. 3. Усиление балок путем увеличения сечений

а — к — схемы усиления

Установка дополнительных подкосов (схемы «в» и «г») возможна при наличии свободного пространства под балками.

Использование этих схем зависит также от способов усиления колонн и фундаментов.

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») и подведения дополнительных балочных конструкций (схемы «и», «к») для усиления прогонов рациональна схема «л» с подведением дополнительных опор, передающих нагрузку на параллельно устанавливаемые двухконсольные подпруги.

Рис. 4. Усиление балок путем изменения их конструктивной схемы

а — л — схемы усиления

Практически во всех случаях усиления с изменением конструк­тивных схем целесообразно использование методов активного регулирования усилий для включения в работу новых элементов.

Рис. 5. Установка наклонных ребер жесткости

а — д — без пригонки к поясам: б — г, е — с пригонкой

Если при увеличении нагрузок не обеспечена прочность стенки ми срезу или ее устойчивость, то рекомендуется установка дополнительных поперечных, продольных или наклонных ребер жесткости. Циклонные ребра жесткости (рис. 5) могут использоваться как без пригонки к поясам балки, так и с пригонкой; в первом случае они считаются не работающими на поперечную силу и служат только для обеспечения местной устойчивости, во втором — значительно снижают касательные напряжения в стенке.

При проверке дополнительных ребер рекомендуется использовать одностороннее расположение ребер и швы минимального катета. Диагональные ребра, пригнанные к поясам, рекомендуется проектировать парными (двусторонними) из полосовой стали или уголков с креплением к полкам и вертикальным ребрам по типу схем «в» и «e» на рис. 5 и устанавливать их вдоль сжатой диагонали отсека.

ОСОБЕННОСТИ УСИЛЕНИЯ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК

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 этом могут быть использованы схемы усиления рис. 4.

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 повышения местной прочности и устойчивости стенки подкрановых балок легкого и среднего режимов работы (группы режимов 1К -6К) рекомендуется усиление ламелями по схеме «г» на рис. 6. а также конструктивные решения по п. 7.2. Для предотвращения выпучивания ламелей при сварке целесообразно выполнить стяжку пакета болтами диаметрами 16—18 мм, шаг которых не должен превышать 12 d или 18 t_л, где d — диаметр отверстия под болты, а t_л — толщина ламели. Кромку ламелей необходимо плотно подогнать к верхнему пояску балки, а для пропуска поясных швов снять фаску (возможно и решение с подкладными листами по рис. 6. д).

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. Крепление ламелей к поясу в этом случае выполняется конструктивным швом или плотной подгонкой без сварки с прижатием крючьями, установленными в отверстия для крепления рельса, а к поперечным ребрам жесткости — расчетным швом с полным проплавлением. Допускается постановка односторонней ламели со стороны кранового моста, если постановка парной затруднительна.

Высоту ламели h_л (рис. 6. е) следует принимать в пределах а/8...а/10 (а — расстояние между ребрами жесткости балки), но не менее 150 мм. Расстояние d принимается максимальным по фактической ширине ребер жесткости и с учетом расположения отверстий для крепления рельса. Минимальная толщина ламели назначается в соответствии с п. 7.24 СНиП Н-23-81* как для неокаймленного свеса.

Рис. 6. Усиление подкрановых балок

а — е — схемы усиления

Усиление верхних поясов подкрановых балок путем постановки дополнительных вертикальных или наклонных пластин следует проводить с использованием методов снижения концентрации напряжений в концах монтажных швов и постановки остающихся подкладок с выводом швов на эти подкладки, выполнения закруглений, обварки торцов и т. п.

При необходимости увеличения ресурса балки по усталостной прочности рекомендуется проверить расчетную долговечность в соответствии с указаниями прил. 5 и в случае, если она не удовлетворяет требованиям длительной безотказной эксплуатации, провести усиление с помощью ламелей по рис. 6, а.

Одновременно с усилением подкрановых балок для увеличения их ресурса рекомендуется использовать эффективные способы крепления рельса к балке, в частности — постановку упругих прокладок или тангенциальную прокладку.