5.15. При выборе варианта усиления сечения(рис. 39) следует учитыватьследующие особенности:

рис. 39, А - усиление наиболее простое,но отличается большим объемом потолочной сварки при производстве работ бездемонтажа балок;

рис. 39, Б - ограничено максимальнойшириной нижней накладки В1 £ 30δ1из условия обеспечения местной устойчивости полки;

рис. 39, В, Д, Ж, И,О - при необходимости размещать усиливающие детали внутри поясов, однакопри этом возникают трудоемкие срезки верхушек ребер и подгонка надставок реберк верхнему поясу балок;

рис. 39, Е, К - при наличиикруглых прутков и труб;

рис. 39, Л, М, Н приувеличении высоты балок за счет создания дополнительного нижнего пояса, еслиэто допустимо по технологическим габаритам.

5.16. В усиливаемых балках проверяютпрочность и местную устойчивость, при этом в расчет вводят целиком новоесечение балки после усиления.

Если порезультатам проверки местной устойчивости возникает необходимость в усилении сжатойзоны отдельных отсеков стенки балки, это можно выполнить установкой в этихотсеках дополнительных «коротких» ребер жесткости с одновременным окаймлениемих продольными ребрами (рис. 40).

5.17. Расчет усиления балок выполняют впредположении, что дополнительные детали работают совместно с усиливаемейбалкой за счет развития в ее крайних фибрахограниченных пластических деформаций.

Проверка напряжений производится по формуле s = (М + DМ)/Wус £ gсRу.

5.18. Ремонт (усиление) балок и прогонов следует выполнять при наличиив них следующих повреждений:

общие искривления в плоскости большего или меньшего моментовинерции;

скручивание;

погнутости, трещины, пробоины; надрывы в стенке.

Повреждения могут быть частичными и комбинированными.

5.19. Балки и прогоны с искривлениями в плоскости большего моментаинерции, величина которых не менее 1/100 пролета, следует демонтировать ивыправлять. При резких искривлениях балки рекомендуется разрезать в местахнаибольших выгибов, выправлять и затем стыковать.

В плоскости меньшего момента инерции при искривлениях балок ипрогонов на величину, не превышающую половину ширины полки, следует ставитьдополнительные связи из тяжей и распорок.

Во всех случаях при исправлении балок и прогонов необходимообеспечивать достаточную ширину площадки опирания на них элементов перекрытий икровли.

Рис. 39. Варианты усиления сечений изгибаемых элементов

1 -трубы; 2 - высокопрочные болты; 3 - линия реза; 4 - линияобреза ребра; 5 - надставка ребра по месту (размеры даны в мм)

Рис. 40. Усиление стенки балки дополнительными ребрами

1 -существующие ребра жесткости; 2 - дополнительные короткие ребражесткости, окаймленные продольным ребром

5.20. Погнутости стенок балок и прогонов рекомендуется устранятьусилением поврежденных мест приваркой ребер жесткости, которые пригоняют поизогнутости стенки. Расстояние между ребрами жесткости не должно превышатьполовины высоты балки.

5.21. Местные вмятины, искривления, пробоины, трещины, надрывы иразрывы по всему сечению балок и прогонов, выполненных из горячекатаных, гнутыхи сварных двутавров и швеллеров, рекомендуется устранять приварком накладок.

Размеры накладки определяются по усилию, приходящемуся наповрежденную часть сечения, т.е. полку, стенку или на все сечение. Ширинанакладки назначается так, чтобы выполнялось условие Р/аδ £ R, где R - расчетное сопротивление стали;δ - толщина поврежденной части сечения; Р - усилие вповрежденной части сечения исходя из его несущей способности.

Местные вмятины и искривления в одной изплоскостей или винтообразные искривления, если они не могут быть устраненыправкой, следует вырезать, а вырезанное место заменить.

5.22. Трещины, расположенные только в частивысоты стенки, рекомендуется перекрывать накладками с одной стороны стенки, атрещины по всей высоте - с обеих сторон; концы трещин засверливают.

Если поставить накладку на местоповреждения невозможно, то следует перекрыть трещины несколькими отдельнымиромбическими накладками, пригнанными по погнутости, и укрепить стенку ребромжесткости (или вырезать погнутый участок и перекрыть место выреза накладкой).

Балки и прогоны, в стенках которыхимеются мелкие пробоины размерами, не превышающими по высоте 0,2, а по длине0,5 высоты балки, восстанавливают путем засверловки острых входящих углов(кромок). Накладки при этом не требуются.

Погнутость свесов сжатых полок,распространяющуюся более чем на половину их ширины, следует выправлять илиперекрывать накладками.

Сварные швы, имеющие трещины,рекомендуется усиливать подваркой либо рассверловкой или фрезеровкой дефектныхучастков с последующей проваркой швов.

Ремонт балки при повреждении по высотевсего сечения, если необходима замена участка балки на некотором протяжении,рекомендуется выполнять в соответствии с рис. 41. Ремонт панели сплошной балки,имеющей большую вмятину в листе стенки, следует осуществлять правкой.

При невозможности правки усиление стенкирекомендуется осуществлять приваркой ребер жесткости (рис. 41,В), перекрытием накладкой или (в редких случаях) укреплением деревяннымибрусьями.

5.27. Если одновременно с восстановлениемпредусматривается увеличение нагрузки на балку, то с целью уменьшения усилий наее поврежденные участки рекомендуется менять конструктивную схему балкиустройством шпренгеля, подкосов, затяжки, превратить балку в железобетонную сиспользованием стальной балки в качестве жесткой арматуры (рис. 42).

Рис. 41. Исправление повреждений сварныхбалок

А - разрывнижнего пояса и пробоины в стенке; Б - замена поврежденного участкабалки; В - усиление вмятины в стенке около опоры; 1 - линияобреза; 2 - линия обрыва; 3 - контур вмятины

Рис. 42. примеры усиления балок

А -устройством шпренгеля, расположенного в пределах высоты балки; Б -подведением предварительно напряженной затяжки; 1 - двутавр; 2 -шпренгель; 3 - затяжка; 4 - опорные уголки

Фермы и связи

5.28. Для усиления решетчатых конструкций рекомендуется использоватьследующие способы: подведение новых конструкций и введение новых(дополнительных) элементов решетки; изменение схемы всей конструкции;увеличение сечений отдельных элементов.

5.29. Для усиления сжатых элементов ферм за счет уменьшения расчетныхдлин в их плоскости предусматривают дополнительные подкосы от ближайшего узла(рис. 43, А); для усиленияпояса фермы, подвергающегося местному изгибу от внеузлового приложениянагрузки, устанавливают дополнительные шпренгели к верхнему или подвески книжнему поясу фермы (рис. 43, Б).

Рис. 43. Усиление фермы

А - уменьшением расчетной длины сжатогораскоса в плоскости фермы; Б - установкой дополнительныхшпренгелей и подвеской при местном изгибе поясов; 1 - сжатый стержень; 2- дополнительный стержень; 3 - дополнительные шпренгели; 4- дополнительная подвеска

5.30. При необходимости обеспечить повышение общей несущей способностиферм рекомендуются следующие способы усиления:

устройство дополнительной опоры подведением стойки с временнымфундаментом под ней (рис. 44);

надстройка вантовой (рис. 45,А) или висячей системы (рис. 45, Б), если позволяют габариты здания и имеютсянадежные опоры для крепления вант;

включение фонаря в совместную работу со стропильной фермой (рис. 45, В);

устройство третьего пояса; по схеме, приведенной на рис. 46, А; креплениетретьего пояса осуществляется в нижних опорных узлах, устройство третьего поясапо схеме рис. 46, Бцелесообразно при наличии достаточно мощного сечения поясов.

5.31. При наличии надежных анкерных устройств, натяжного оборудования иобеспечения контроля натяжения рекомендуется усиление балок и ферм с помощьюпредварительного напряжения затяжек (рис. 47).

5.32. Жесткость узлов ферм в их плоскости рекомендуется увеличитьдополнительными косынками и коротышами (рис. 48). Крепление косынок к поясу рассчитывается наразность усилий в соседних панелях пояса; в местах стыков стержней поясакрепление дополнительных косынок рассчитывается на полное усилие, действующее встержнях.

Жесткость узлов из плоскости фермы может быть увеличенаприкреплением дополнительных стыковых накладок.

Рис. 44. Усиление решетчатой подкрановой фермы установкойдополнительной опоры в середине пролета

Рис. 45. Схемы усиления ферм

А - устройством дополнительной вантовой системы; Б- устройством дополнительной висячей системы; В - включениемфонаря в общую работу фермы

Рис. 46. Усиление фермы третьим поясом, прикрепленным

А - к нижнему поясу; Б - к верхнемупоясу

Рис. 47. Усиление фермы дополнительной затяжкой:

1 -усиливающая предварительно напряженная затяжка

5.33. При проектировании усиления центрально-растянутых элементов фермпутем приварки к ним дополнительных элементов необходимо соблюдать следующиетребования:

центр тяжести элемента после усиления должен совпадать с центромтяжести старого сечения или быть к нему как можно ближе;

концы дополнительных деталей должны быть заведены в узлах до концастарых элементов; при усилении под нагрузкой накладывать сварные швы поперекдополнительного элемента не допускается;

усиление под нагрузкой рекомендуется производить при напряжениях встаром элементе, не превышающих 0,5R, где R - расчетноесопротивление стали;

размер сварных швов,соединяющих дополнительные элементы с усиливаемыми, назначается из расчетапередачи максимально возможных усилий в элементах усиления (расчет по площади);

толщина угловых швов за один проход не должна превышать 6 мм. Принеобходимости наложения толстых швов их следует выполнять в два слоя и более,увеличивая катеты швов в каждом на 2 мм. Во всех случаях сварные швы должныбыть сплошными во избежание концентрации напряжений в местах подрезов;

сварные швы следует накладывать с концов элемента, переходя затемк швам средней части;

сборку усиливаемых элементов можно выполнять с помощью прихватоксваркой в местах наименьших напряжений.

Рис. 48. Усиление фермы дополнительными коротышами и косынками

А -постановкой коротышей на заклепках; увеличением размеров в клепаных (Б)и сварных (Г, Д) фермах; В - обваркойсуществующего заклепочного соединения; 1 - коротыш; 2 - дополнительныекосынки; 3 - заклепки усиления; 4 - сварные швы усиления

5.34. Усиление центрально-сжатых элементов ферм для восприятия новыхзаданных величин усилий может быть произведено одним из способов:

уменьшением расчетной длины и соответствующим увеличениемкоэффициента j;

прямым увеличением расчетной площади сечения без существенногоизменения гибкости элемента;

комбинированным способом, при котором производят одновременноеувеличение расчетной площади и жесткости сечения при прежних расчетных данных.Этот способ рекомендуется как более экономичный и технологичный.

5.35. Возможные варианты усиления центрально-растянутых ицентрально-сжатых элементов приведены на рис. 49. Как более технологичные рекомендуются усиления сприменением круглых стержней.

5.36. Расчет усиления центрально-растянутых элементов производят поформуле (N + DN)/(A + DA) £ gсRу.

5.37. Расчет усиления центрально-сжатых элементов производят по формуле(N + DN)/(A + DA)j £ gсRу.

5.38. Восстановление ферм, связей, имеющих повреждения (частичноеобрушение, прогибы узлов, погнутости элементов, трещины, вмятины и пробоины,надрывы и разрывы сечений), следует производить, как правило, послепредварительного снятия действующей на них нагрузки.

При прогибах узлов ферм, не превышающих 1/400пролета, необходимо укрепить связи, проверить надежность закрепления опорныхузлов на поддерживающих фермы конструкциях и укрепить элементы кровли. Еслипрогибы превышают указанную величину, они в отдельных случаях могут бытьуменьшены вывешиванием фермы на промежуточных временных опорах, устраиваемых вкаждой трети пролета в тех узлах верхнего пояса, в которых сходятся раскосы.Перед этим расчетом следует установить, не перегружены ли отдельные стержни ине работают ли они на усилия обратного знака.

Рис. 49. Усиление сеченийцентрально-растянутых и центрально-сжатых элементов

5.39. При невозможности вывешивания фермы ее следует демонтировать дляремонта или замены. При этом соседние фермы укрепляют связями. Поясадемонтируемой фермы для предотвращения их выпучивания временно укрепляютдеревянными элементами. Разорванные элементы фермы закрепляют, чтобы они нераскачивались при спуске фермы.

5.40. Восстановление погнутых элементов демонтированной фермырекомендуется производить: правкой; выравниванием и заменой поврежденной части(рис. 50);

усилением дополнительными деталями, накладками, ребрами и т.д.(рис. 51, 52); заменой новыми.

К усилению следует прибегать только в случае невозможности правкии местной вставки.

5.41. В сложных случаях (искривления в обеих плоскостях, закручиваниестержня и т.д.) усиление рекомендуется выполнить способом, приведенным на рис. 53. Он может быть применен в случаях,когда величина перекоса не превышает размера вертикальной полки основногоэлемента.

5.42. Если усиление сжатого элемента пояса перечисленными выше приемамизатруднительно, оно может быть выполнено устройством шпренгеля (рис. 53, В).

Рис. 50. Восстановление элементов ферм вырезанием и заменойповрежденной части

А, Б - элементов из парных уголков; В,Г - элементов из одиночного уголка

Рис. 51. Исправление местных погнутостей элементов ферм с помощьюдополнительных накладок

А, Б, В - состороны обушка; Г, Д - со стороны пера

Рис. 52. Восстановление поврежденных элементов ферм с помощьюнакладки на вырванный участок

А - сверху;Б - снизу

Рис. 53. Усиление искривленных стальных элементов

А - ввертикальной плоскости; Б - в горизонтальной плоскости; В- изогнутых в горизонтальной плоскости; Г - изогнутых ввертикальной плоскости; Д- усиление шпренгелем

5.43. При искривлении элементовферм на длинных участках и невозможности произвести их правку рекомендуется вырезатьизогнутые части и заменять их новыми (рис. 54) с сохранением прежней геометрической схемы и без изменениясечений.

5.44. При искривлении стержней ферм, когда необходимость ремонтаопределяется устойчивостью, а не прочностью, усиление возможно прикреплением кним деревянных брусков или бревен болтами или проволокой (рис. 55).

Рис. 54. Пример усиления фермы заменой поврежденных раскосов иучастка пояса или выправлением погнутых элементов (жирными линиями показаныновые элементы)

Рис. 55. Усиление погнутогораскоса фермы с помощью брусьев для обеспечения устойчивости сжатого элемента

5.45. При значительном количестве повреждений в решетке фермырекомендуется устанавливать вторую решетку по всей длине фермы или ее части,способной воспринять усилия, приходящиеся на решетку (рис. 56).

5.46. Повреждения элементов ферм в виде трещин и пробоин перекрываютсянакладками на сварке, а разорванные элементы восстанавливаются перекрытиемразрыва ветвей. Если необходимо заменить поврежденные элементы по всей длинепанели фермы, то рекомендуется применять вставки из жестких профилей.

5.47. При сильной деформации узла, разрыве фасонки, разрушениинескольких элементов и других повреждениях, сходящихся в узле, стержни следуетотсоединять от фасонки и заменять.

Рис. 56. Примеры восстановления

А -колонны - заменой поврежденных частей; Б - ферм - устройством второй решетки (жирными линиямипоказаны новые раскосы и фасонки)

5.48. Усиление элементов приваркой круглых стержней рекомендуетсяприменять для нижних поясов ферм и связей (рис. 57).

5.49. При погнутости поясов ферм из плоскости следует устанавливатьдополнительные распорки в соответствии с рис. 58.

Стержневыепространственные покрытия

5.50. К возможным видам поврежденийстержневых пространственных покрытий относятся:

снос или местное повреждение кровли при сохранении целостностинесущих элементов;

разрыв или искривление несущих элементов (стержней) - прогоновпоясов, решетки;

обрушение стержневой несущей системы при разрыве поясов, опорныхраскосов, повреждении колонн (от удара, перегрузок, пожара и т.д.). При этомбольшинство стержней, как правило, сильно деформируются (искривляются,скручиваются, разрываются).

5.51. При восстановлении кровли рекомендуется:

в системах сдополнительными, кроме поясов, прогонами применять любой подручный материалплиточного или пластинчатого типа;

в системах из прокатных профилей профилированный настил укладыватьпо поясам и прикреплять каждую волну электрозаклепками и самонарезающимиболтами, либо применять другой кровельный материал;

при условии обеспечения боковой жесткости верхнего пояса исоздания необходимого основания для опирания плит (например, приваркой к поясамдополнительных стержней из уголков).

5.52. При местном повреждении стержневой системы необходимо измерятьдополнительный прогиб участка покрытия, величина которого после восстановленияне должна превышать 0,01l, где l - пролет покрытия.

При устранении местных повреждений рекомендуется следующий порядокдействий:

поддомкрачивание блока (ячейки) покрытия и удаление вышедших изстроя элементов;

усиление или замена поврежденных элементов и установка их на место(в узловые соединения).

Рис. 57. Усиление поврежденных элементов поясов и связей приваркойкруглых стержней (различные случаи приварки круглых стержней)

Рис. 58. Пример усиления ферм покрытия установкой дополнительныхраспорок по нижним поясам ферм при погнутости их из плоскости

5.53. Правку искривленных стержней (трубчатых, из прокатных профилей)допускается производить в нагретом состоянии.

В изогнутых и скрученных элементах рекомендуется вырезать наиболеедеформированные участки и вваривать вставки из того же или несколько большегопрофиля.

5.54. При отсутствии профилированного настила или при замене его,например асбестоцементными листами, следует производить усиление верхних поясовпокрытий из прокатных профилей приваркой накладок из уголков или листовогометалла.

5.55. При обрушении обширных участков или целых блоков покрытий изтрубчатых элементов следует иметь в виду, что их восстановление с сохранениемконструктивной схемы возможно лишь в том случае, если имеется в наличии запасузловых соединений, изготавливаемых только заводским способом.

Стойки и колонны

5.56. Усиление стальных сжатых стержней (стоек рам, стержней решетчатыхконструкций, опор транспортерных галерей и т.п.) способом увеличения сеченийрекомендуется в следующих случаях:

если временная нагрузка составляет не менее 40 % полной и во времяусиления может отсутствовать;

если усиление с помощью предварительно напряженных элементовнеосуществимо.

Объем сварки при усилении следует предусматривать минимальным.

5.57. Рекомендуемые схемы усиления центрально-сжатых стоек приведены нарис. 49 и 59. При выборе схемы усиления следует стремиться кмаксимальному увеличению радиусов инерции сечения.

Кроме того, необходимо обеспечивать минимальное смещение центратяжести усиленного сечения от линии действия сжимающего усилия.

5.58. При усилении внецентренно сжатых и сжато-изогнутых стержнейрационально применять несимметричную схему усиления (рис. 59, Г) со смещением центра тяжести сеченияв сторону начального эксцентриситета, обеспечивая минимальный эксцентриситетусиленного сечения.

Рис. 59. Усиление колонн

А - Гсварных сплошного сечения; Д, Е, Ж - клепанных; З- сквозных; 1 - старое сечение; 2 - усиливающиеэлементы

5.59. Присоединение элементов усиления выполняют преимущественносваркой. С целью уменьшения остаточного прогиба от сварки рекомендуется послесборки элементов на струбцинах осуществить вначале точечную приварку элементовв местах установки струбцин и затем наложить основные, сплошные и прерывистые(шпоночные) швы, начиная с их концевых участков.

5.60. Проверку устойчивости усиленного элемента как в плоскостидействия моментов, так и из плоскости производят в соответствии с действующимистроительными нормами и правилами.

5.61. Как наиболее рациональное рекомендуется усиление сжатых стоек(колонн) с помощью предварительно напряженных телескопических труб или другихжестких профилей, позволяющее:

повысить область упругой работы сжатых элементов;

производить усиление без уменьшения действующих нагрузок;

обеспечивать совместную работу элементов усиления с усиливаемымистойками.

Элемент усиления состоит из двух телескопически соединенных труб -внутренней (сжатой) и наружной (растянутой). Предварительное напряжение трубосуществляется силовым (с помощью домкратов) и электротермическим способами.

Примеры применения предварительно напряженных телескопических трубприведены на рис. 60 и 61.

Рис. 60. Пример усиления телескопическими трубами подкрановойчасти сквозной колонны крайнего ряда (1 - телескопические трубы)

Рис. 61. Пример усилениятелескопическими трубами колонн двутаврового сечения (1 -телескопические трубы)