Усиление стропильных ферм

Усиление стропильных ферм покрытия может потребоваться: при увеличении нагрузок от покрытия; при возрастании снеговой нагрузки (например, в связи с пристройкой к существующему цеху более высокого здания, вследствие чего образуется снеговой мешок); в связи с креплением к фермам нового стационарного технологического оборудования (трубопроводов, галерей паровоздушного охлаждения, вентиляционного оборудования и т.д.); после установки новых или повышения грузоподъемности существующих подъемно-транспортных механизмов; в результате ослабления сечений элементов, вследствие механических или коррозионных повреждений при эксплуатации.

Необходимость усиления устанавливается в результате проведения проверочных расчетов стропильных ферм с учетом их фактического состояния

Сечения стержней стропильных ферм, усиленных способом увеличения сечений, представлены на рис. 9.15. При проектировании усиления элементов желательно сохранить положение центра тяжести сечения стержня. Этому условию соответствуют усиления по схемам рис. 9.15, в, д, е, ж. Если в результате усиления расцентровка превышает 1,5 % высоты сечения стержня, его необходимо рассчитывать как внецентренно сжатый. При усилении искривленных сжатых стержней целесообразно располагать элементы усиления таким образом, чтобы увеличить радиус инерции сечения и уменьшить эксцентриситет приложения силы (рис. 9.15, а, б, г). В сжатых стержнях элементы усиления можно не заводить на фасонки, если обеспечена прочность неусиленных стержней. Элементы усиления растянутых стержней необходимо завести на фасонки на длину, достаточную для передачи воспринимаемого этими элементами усилия. Наиболее удобно усилить стержень по типу б (два шва, выполняемые в нижнем положении), но при этом заметно смещается центр тяжести сечения. Кроме того, при необходимости завести уголок на фасонку требуется устройство в нем прорези.

452

Рис. 9.15. Усиление стержней стропильных ферм способом увеличения сечений

Способом изменения конструктивной схемы можно усилить как отдельные стержни, так и ферму в целом. На рис. 9.16, а показано усиление сжатых стержней ферм постановкой шпренгелей, уменьшающих расчетную длину стержней в плоскости фермы. Такой метод усиления повышает устойчивость стержней только в плоскости фермы и его можно использовать при незначительном увеличении усилий в стержнях или при искривлении стержня в плоскости фермы. Растянутый пояс фермы можно усилить предварительно напряженной затяжкой (рис. 9.16, б).

Рационально применять способы изменения конструктивной схемы, повышающие несущую способность нескольких или всех стержней фермы. Применение этого метода целесообразно при значительном увеличении нагрузок на всю конструкцию. Возможности регулирования усилий возрастают с применением предварительного напряжения. При использовании способа изменения конструктивной схемы в целях усиления фермы обычно не удается обойтись без усиления некоторых стержней способом увеличения сечений. Их рациональное сочетание приводит к наиболее экономичным по расходу стали и трудоемкости изготовления конструктивным решениям.

Наиболее просто изменить конструктивную схему стропильных ферм можно обеспечив неразрезность их на опорах. В результате уменьшаются усилия в средних панелях поясов ферм, но увеличиваются в опорных раскосах у неразрезных опор. В опорных панелях нижнего пояса возможно

Рис. 9.16. Усиление стержней стропильных ферм способом изменения конструктивной схемы

453

Рис. 9.17. Усиление стропильных ферм способом изменения конструктивной схемы

появление сжатия. Эффективно включение в работу стропильных ферм фонарей, расположенных по средним рядам колонн. При этом может потребоваться усиление элементов фонарей. На рис. 9.17, а...д приведены способы изменения конструктивной схемы с помощью вновь устанавливаемых элементов. При наличии свободного пространства под фермой целесообразно применить схему а с передачей сжимающего усилия от наклонных элементов шпрингеля на растянутый пояс. Если в здании имеются мостовые краны, можно уменьшить высоту шпренгеля (схема б), но при этом эффективность усиления снижается. В зданиях, оборудованных мостовыми кранами, перспективно применение комбинированных систем с использование гибких элементов (вант, гибких и жестких нитей с подвесками). К числу достоинств этих систем относится использование элементов, работающих на растяжение, а также проведение работ по усилению в условиях, не ограниченных действующим производством. Недостатки: необходимость вскрытия кровли и последующее обеспечение ее водонепроницаемости, сложность восприятия распора. При установке новых или повышении грузоподъемности существующих подвесных кранов целесообразно установить вертикальные связи между фермами по всей длине (схема д). Эти связи перераспределяют нагрузку от подвесных кранов между фермами, снижают усилия в стержнях ферм.

25. Усиление сварных и болтовых соединений

Усиление сварных швов производят путем увеличения их длины или толщины.

Стыковые швы не усиливают, так как их высота определяется толщиной стыкуемых элементов и устройство валика шва, выступающего от поверхности элементов, может только ухудшить условия его работы из-за концентрации местных напряжений.

Усиление угловых швов выполняется увеличением их длины (за счет устройства дополнительных лобовых швов или приварки дополнительных ребер, накладок и т.д.) и (или) катета. При этом с целью снижения влияния сварочных напряжений расстояние между элементами узлов сопряжений рекомендуется принимать не менее 40 мм (рис. 15.12, 15.13, а, б).

Рис. 15.12. Усиление сварных швов: а – увеличением длины за счет наложения
лобового шва; б – увеличением высоты катетов угловых швов: 1 – существующие швы,
2 – дополнительный лобовой шов, 3 – дополнительная наплавка

Увеличение толщины шва необходимо производить послойно, наплавляя слой не более 2 мм, начиная с места дефекта усиливаемого шва (подрезы, кратеры, наплывы и т.д.) и используя при этом электроды толщиной не более 4 мм. Усиление последующего шва выполняется после остывания предыдущего до 100°С. Высота катета шва после наплавления не должна превышать: толщины полки со стороны пера, полутора толщин полки профиля со стороны обушка.

Усиление поперечных швов растянутых элементов под нагрузкой не допускается.

При увеличении длины сварных швов соединяемых элементов уголкового профиля дополнительные швы следует накладывать в направлении уже существующих, начиная от края фасонки со стороны обушка.

22-2

Расчет усиленных сварных швов производится без учета начальных напряжений от нагрузки при усилении.

Рис. 15.13. Усиление узловых соединений: а, б – сварных; в – клепаных:
1 – дополнительные швы, 2 – накладки, 3 – дополнительные фасонки,
4 – дополнительные ребра, 5 – дополнительные высокопрочные болты

Усиление заклепочных и болтовых соединений при ослабевании стяжки пакета деталей производится увеличением количества заклепок и болтов (рис. 15.13, в) или их заменой высокопрочными болтами с предварительным напряжением путем закручивания гаек тарировочными ключами. Натяжение высокопрочных болтов выполняют от середины узла к краям. В ряде случаев усиление заклепочных и болтовых соединений производится заменой их сваркой.

Расчет высокопрочных болтов и сварных швов усиленных заклепочных и болтовых соединений, сочетающих после усиления заклепки («черные» болты) и высокопрочные болты (сварные швы), из-за разной деформативности производится на полное усилие после усиления.

Дата добавления: 2015-06-30