Соединения на растянутых связях: тяжи, хомуты, скобы
К вспомогательным связям, служащим для скрепления между собой элементов и сохранения необходимой плотности всего сопряжения, относятся: стяжные (нерабочие) болты во врубках (например, в балках системы В. С. Деревягина), затем скобы, хомуты. Для изготовления связей вспомогательного характера применяется обычно немаркированная сталь, а размеры их сечений назначаются но конструктивным соображениям.
При эксплуатации деревянных конструкций необходимо проводить периодическое подтягивание тяжей и болтов. Для предотвращения отвинчивания гаек при динамических воздействиях ставятся еще и контргайки. Длина нарезки в этом случае назначается в пределах от 3,5 d до 4,5 d.
Если концы растянутых тяжей при монтаже или эксплуатации конструкции окажутся недоступными для подтягивания гаек (например, в затяжках, в растянутых элементах решетки фермы), то на тяжах ставятся стяжные муфты.
Расчетное сопротивление для тяжей и болтов, работающих на растяжение, принимается, как для прокатной стали соответствующей марки, а в нарезанной части таким же, с введением коэффициента 0,8 (см. ПиТУ-122-55, п. 25 и приложения 17 и 20). При расчете двойных или тройных тяжей и болтов расчетное сопротивление стали снижается на коэффициент 0,85 (см. п. 25 НиТУ-122-55). Коэффициент условий работы для болтов = 0,8.
Элементы конструкции с применением тяжей и хомутов показаны на рис. 75.
На рис. 75, а показан криволинейный хомут из круглой стали для крепления растянутого элемента к деревянным накладкам со стальной криволинейной подкладкой в месте касания к торцам накладок; вместо круглой можно применять и полосовую сталь. Стальной хомут из круглой стали (рис. 75, б, в) при наличии стяжных муфт используется для затяжек в распорных конструкциях и подвески прогонов подвесного потолка.
Кроме расчета растянутых элементов, проводится проверка на смятие дерева под шайбами и хомутами.
В растянутых брусчатых или бревенчатых стыках могут применяться стальные накладки, которые также относятся к расчетным связям. Крепление их к деревянным элементам осуществляется с помощью болтов, шурупов, глухарей или гвоздей.
В мостостроении в стыках брусчатых ферм используют стальные накладки со шпонками, называемые гребенками (рис. 7б, а), причем это допускается лишь при условии, что одновременно
(при помощи шаблона из фанеры) будут просверлены отверстия в стальных накладных и деревянных элементах. Толщина стальных накладок с учетом возможной коррозии принимается не менее 6 мм. Во избежание образования усушечных трещин в деревянных элементах ширина стальных накладок не должна превышать половины высоты в плоскости накладки сопрягаемых элементов (бревен, брусьев и досок).
Расчетная несущая способность шурупа или глухаря на выдергивание определяется по формуле:
Рис. 76. Стальные накладки со стальными шпонками:
Расчетная несущая способность гвоздя на выдергивание при соблюдении правил расстановки гвоздей при работе их на сдвиг определяется по формуле:а-общий вид; 6-стальная скоба в старых врубках зубом
5. Методы усиления наземных конструкций зданий и сооружений
Анализ данных по деформациям зданий и сооружений в рассматриваемых условиях показал, что выбор способа усиления несущих конструкций зависит от инженерно-геологических условий (свойств грунтов) и степени их изученности, характера и величины приложенной нагрузки, детальности обследования существующих фундаментов, сохранности существующих конструкций, способа производства работ и типа применяемого оборудования.
Особо опасные деформации происходят в построенных без учета развития неравномерных осадок старых зданиях, получивших повреждения и имеющих многочисленные дефекты, ослабляющие несущие конструкции: трещины в стенах, сдвиги перекрытий и лестничных маршей, перекосы проемов, отклонения стен от вертикали и др.
Исходя из особенностей и характера примыкания принимаются те или иные конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение эксплуатационной пригодности существующих зданий: предупредительные проектные решения; предупредительные меры, необходимые при производстве работ; ремонтные меры при возникновении аварийных ситуаций.
Усиление конструкций может выполняться по временной и по постоянной схеме. Временное усиление конструкций применяют в случаях длительного развития деформаций при возникновении аварийных повреждений зданий. По мере стабилизации деформаций временное усиление заменяется постоянным.
Усиление конструкций, как предупредительное, так и восстановительное, выполняется увеличением несущей способности элементов сооружения или изменением конструктивной схемы зданий путем увеличения его пространственной жесткости и прочности.
К настоящему времени разработаны и проверены практикой многочисленные методы восстановления эксплуатационных качеств зданий. Одни методы позволяют усилить надфундаментные конструкции креплением простенков в кирпичных домах, устройством накладных и напряженных поясов, разгрузочных балок, скоб-стяжек и т.п. Другими методами повышают несущую способность основания, реконструируют или усиливают фундамент устройством сплошной фундаментной плиты, расширением или заглублением фундамента, подведением под стены здания свай типа «Мега», набивных, буроинъекционных и т.п., вдавливанием существующих свай с увеличением их длины.
Прежде чем начать работу по усилению отдельных конструкций, необходимо их разгрузить с помощью установки временных опор. Однако здесь нередко допускаются ошибки: нагрузка лежащих выше деформированных конструкций сосредоточенно передается на деформирующийся фундамент и тем самым ухудшаются условия его работы. Нагрузку необходимо перераспределить так, чтобы разгрузить полностью или частично деформирующийся фундамент, т.е. передать ее на надежное основание, иногда через специально выполненные опоры (площадки). За временными опорами необходимо вести постоянные наблюдения и при необходимости подбивать под них клинья или ставить дополнительные разгружающие опоры.
Деформированные простенки между оконными, дверными или иными проемами кирпичных зданий усиливают путем устройства металлических или железобетонных корсетов (обойм). Если выполнено временное крепление лежащей выше кладки, простенки могут быть усилены частичной или полной их перекладкой.
Конструкция металлического корсета состоит из вертикальных стоек уголковой стали с шириной полок 100—120 мм, охватывающих углы простенка, и приваренных к стойкам через определенный интервал горизонтальных планок из полосовой стали толщиной 6—8 мм. Такой корсет почти вдвое повышает несущую способность простенка (рис. 8.3). С внутренней стороны здания части металлического каркаса устраиваются с заглублением в тело простенка и последующим оштукатуриванием борозд. Железобетонный корсет применяется в тех случаях, когда напряжение в рабочем сечении простенка может вызвать разрушение кладки. Стойки такого корсета также могут располагаться в вертикальных бороздах, пробиваемых в кладке простенков.
В тех случаях, когда в конструкциях здания возникают опасные трещины в местах примыкания капитальных стен друг к другу, стены отклоняются от вертикальной плоскости и выпучиваются их отдельные участки, в целях предотвращения дальнейшего развития деформаций устраивают накладные пояса (рис. 8.4). Эти пояса представляют собой систему парных вертикальных анкеров из швеллеров № 12—14, объединенных горизонтальными тяжами из круглой стали диаметром 18—28 мм. Тяжи лучше всего устраивать на уровне железобетонных перекрытий с последующим укрытием их под полами. Натяжение тяжей ведется вручную с помощью муфт, имеющих обратную нарезку. Рассчитываются тяжи по усилию на растяжение кладки. С наружной стороны анкеры и тяжи можно утапливать в штрабу, которая затем оштукатуривается.
В зимнее время не исключена возможность проявления изморози на металлических частях накладных поясов внутри зданий, поэтому на наружной части тяжей необходимо устраивать теплоизолирующие прокладки.
Напряженные пояса конструкции Козлова применяются в тех случаях, когда в стенах зданий возникают трещины со значительным раскрытием и большой протяженностью. Такие пояса придают зданию пространственную жесткость, снимают растягивающие напряжения в кладке и передают их на металл (рис. 8.5).
Применение напряженных поясов имеет определенные преимущества по сравнению с другими способами, поскольку они обеспечивают: выравнивание неравномерных деформаций коробки здания; ведение восстановительных работ без нарушения нормальной эксплуатации здания; исключение перекладки значительных участков стен; экономичное расходование металла на восстановление поврежденных стен и здания.
Напряженные пояса состоят из металлических стержней диаметром 22—32 мм, охватывающих поврежденное здание или его отсек на уровне междуэтажных и чердачного перекрытий. Стержни натягивают обычно вручную резьбовыми муфтами. Для установки стержней поясов пробивают горизонтальные штрабы с наружной стороны стен. Стержни крепят к опорным частям, представляющим собой вертикальные уголки № 10—15, установленные на углах или пересечениях стен. Пояса должны быть замкнутыми. Согласно методике Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова, длина большой стороны пояса не должна превышать 1,5 длины короткой. Длинная сторона обычно составляет 15—18 м. Пояс, охватывающий деформированную часть здания, должен быть заведен на неповрежденную часть не менее чем на 1,5 длины деформированного участка.
Сечение тяжей подбирается по усилию, зависящему от расчетного сопротивления кладки на скалывание, толщины стены и ее длины. Сечение стержней, воспринимающих изгибающий момент в стене, назначается таким, чтобы их прочность равнялась прочности кладки, воспринимающей перерезывающую силу:
где N — усилие в стержне, кН; R — расчетное сопротивление кладки скалыванию, кН/м 2 ; l — длина стены, м; b — толщина стены, м.
Трещины в стенах здания можно укрепить с помощью скоб-стяжек, устанавливаемых на уровне каждого этажа. Назначение таких скоб — перераспределение нагрузки от деформированных участков стен на прочные участки. Такое мероприятие позволяет предотвратить дальнейшее раскрытие трещин. Скоба-стяжка (рис. 8.6) состоит из обрезка швеллера или уголка длиной не менее 2 м, скрепленного со стеной двумя анкерными болтами диаметром 20—22 мм. Анкерный болт располагается на расстоянии не ближе 1 м от трещины.
В отличие от скоб-стяжек, обеспечивающих локальное усиление поврежденного участка стены, разгрузочные балки служат для общего усиления здания. Обычно их устраивают из швеллеров № 22—27 и ставят на уровне верха фундамента или на уровне оконных перемычек первого или подвального этажа (см. рис. 8.6).
Двусторонние разгрузочные балки устанавливают при толщине стен более 64 см и анкеруют болтами диаметром 16—20 мм через 2—2,5 м. Односторонние разгрузочные балки ставят при малой толщине стен и анкеруют полосовым или круглым железом с тем же интервалом, что и двусторонние балки.
Скобы-стяжки и разгрузочные балки устанавливают на цементном растворе в штрабе глубиной не менее ширины полки. По окончании крепления анкеров штраба заполняется бетоном марки 100 с уплотнением. Все металлические детали скоб-стяжек и разгрузочных поясов должны быть покрыты антикоррозионными составами.
Для крупнопанельных зданий в связи с их конструктивными особенностями нужны иные решения по усилению. Для таких зданий предупредительные меры осуществляются введением горизонтального поэтажного армирования (рис. 8.7); усилением крепления плит перекрытий на панелях внутренних и наружных стен (рис. 8.8); устройством консольных опираний перекрытий (рис. 8.8, в); армированием вертикальных стыков и др.
Увеличение пространственной жесткости сооружения изменением конструктивной схемы позволяет перераспределить усилия в конструкциях, обеспечив более эффективную их работу. Для этого можно установить дополнительные конструкции в виде стоек, подкосов, порталов, ввести связи, диафрагмы, распорки и др. (рис. 8.9).
Указанные способы в первую очередь применимы для многоэтажных производственных зданий каркасного типа, являются достаточно эффективными и позволяют разгрузить конструкции, получившие повреждения Во всех случаях усиливающие элементы должны быть включены в совместную работу с существующими конструкциями Для этой цели усиливающие элементы обжимают домкратами, подклинивают, заделывают зазоры раствором на расширяющемся цементе и т.п.
Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений
Типовая технологическая карта 6307030153/41153 Типовая технологическая карта на монтаж строительных конструкций. Усиление железобетонных балок предварительно напряженными тяжами
Типовые технологические карты на производство отдельных видов работ
ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА
на монтаж строительных конструкций
УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫМИ ТЯЖАМИ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
3. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ
4. КАЛЬКУЛЯЦИЯ ЗАТРАТ ТРУДА И ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ НА ОДНО УСИЛЕНИЕ
5. ГРАФИК ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
7. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
9. ФАСЕТНЫЙ КЛАССИФИКАТОР ФАКТОРОВ
ГПКИ «Тульский Промстройпроект»
Главный инженер института М.М. Пантелеев
Начальник отдела В.Н. Краюшкин
Главный инженер проекта С.Г. Егоров
Управление механизации и технологии
строительства Госстроя СССР
Письмо от 13.02.90 г. № 12-38
Введена в действие с 1.03.1990 г.
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Данная типовая технологическая карта разработана на процесс усиления железобетонных балок и ригелей установкой металлических предварительно напряженных тяжей.
1.2. Карта рекомендована для применения при реконструкции и ремонте многоэтажных промышленных и прочих зданий с железобетонным каркасом.
1.3. При привязке технологической карты к реальным объектам и условиям производства работ необходимо выполнить пересчет объемов работ, калькуляций затрат труда и заработной платы, графиков производства работ, материально-технических и конечных технико-экономических факторов на основании фасетного классификатора факторов.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
2.1. До начала производства работ по усилению конструкций, в зависимости от конкретных условий необходимо:
проанализировать влияние стесненности фронта работ от технологического оборудования на условия производства работ;
увязать график выполнения работ с технологическим режимом действующего производства;
выполнить необходимое разгружение конструкций;
произвести необходимый демонтаж оборудования и инженерных сетей или их вынос;
осуществить комплекс дополнительных мероприятий по обеспечению безопасного выполнения работ в условиях действующего производства и по защите технологического оборудования, инженерных сетей, материалов и готовой продукции от возможного повреждения или загрязнения в ходе проведения работ.
2.2. Проектные решения усиления конструкций предварительно
напряженными тяжами можно представить следующей конструктивной схемой (рис.1).
Тяжи, как правило, изготавливают из двух кусков круглой стали. Напряжения в тяжах создают с помощью стяжных муфт. Для этого на смежных концах частей тяжа и в муфте нарезают соответственно правую и левую резьбу. При вращении муфты происходит стягивание частей тяжа, что и приводит к появлению в нем предварительного напряжения.
Анкерные узлы представляют собой хомуты, схватывающие опорные (колонны) и усиливаемые (ригели) конструкции. Соединение тяжей с анкерами может быть выполнено сварным или болтовым.
Настоящей картой принята следующая технологическая последовательность производства работ:
пробивка (сверление) отверстий для пропуска тяжей;
пробивка штраб в ригелях;
монтаж опорных анкеров;
натяжение тяжей с помощью стяжных муфт; заделка отверстий и штраб.
Схема монтажа усиливающих конструкций дана на рис. 2.
3. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКЕ РАБОТ
Наименование процессов, подлежащих контролю
Инструмент и способ контроля
Технические критерии оценки качества
Обработка мест установки опорных анкеров
Очистка опорных поверхностей, удаление защитного слоя бетона
Отсутствие на бетонной поверхности неровностей и наплывов бетона, тщательность очистки арматуры
Соответствие разбивки проектным размерам
Стальной метр, инструментально
До пробивки отверстий
Отклонение от проектных размеров ±5 мм
Установка обойм и опорных анкеров
Правильность установки опорных анкеров относительно проектных размеров
Стальной метр, инструментально
Отклонения от проектных размеров ±5 мм
Правильность установки тяжей относительно проектных размеров
До натяжения тяж ей
Отклонение угла наклона оси тяжа к горизонту от проектного 1°
Качество сварных швов
Высота шва, провар металла
Визуально, инструментально, стальной метр
Перед натяжением тяжа
Приемка по ГОСТ 10922-75 и ГОСТ 6996-66*
Предварительное натяжение тяжей
Контроль усилия в тяжах
Инструментально, динамометрический ключ, аналитически
В процессе натяжения
Мастер, прораб, бригадир
100%-ный контроль, момент закручивания муфт должен не превышать расчетный более чем на 20%
Заделка отверстий и борозд
Качество раствора, тщательность заполнения пустот
Приемка согласно СНиП 3.03.01-87, раздел 2
4. КАЛЬКУЛЯЦИЯ ЗАТРАТ ТРУДА И ЗАРАБОТНОЙ ПЛАТЫ НА ОДНО УСИЛЕНИЕ
Номер фасета для пересчета показателей
Обоснование (ЕНиР и др. нормы)
Заработная плата, р.-к.
Время пребывания машины на объекте, маш.-ч
Заработная плата машиниста с учетом пребывания машины на объекте, р.-к.
машиниста, чел.-ч (маш 3
7. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
При выполнении работ по усилению балок установкой предварительно напряженных тяжей необходимо строго соблюдать требования СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве».
При выполнении отдельных видов работ необходимо следовать указаниям типовых инструкций по охране труда для рабочих соответствующих строительных специальностей.
К работе со строительными механизмами, агрегатами и механизированным инструментом могут быть допущены лица, прошедшие специальное обучение и имеющие соответствующие удостоверения.
При работе с электроинструментом следует постоянно следить за исправностью защитных кожухов и заземления.
При производстве сварочных работ и работ по нагреву тяжей необходимо выполнять указания «Правил пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ ППБ-05-86».
Участок производства работ должен иметь сигнальное ограждение. Использование лестниц в качестве рабочих мест запрещается.
При работе в условиях действующего производства комплекс мероприятий по технике безопасности должен быть разработан совместно с администрацией данного предприятия и учитывать взаимовлияние действующего производства и строительно-монтажных работ. 8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Заработная плата рабочих, р.-к. 13-50
Заработная плата механизаторов, р.-к. 1-40
Выработка на одного рабочего в смену, т. 0,086