Усиление в строительстве это

Усиление конструкций

Смотреть что такое «Усиление конструкций» в других словарях:

УСИЛЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ — зданий и сооружений повышение несущей способности существующих зданий и сооружений или их отд. частей. Применяется, напр., для сохранения зданий, имеющих историч. или архит. ценность. У. к. производят, как правило, путём увеличения сечения… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Усиление конструкции — – увеличение несущей способности или жёсткости конструкции путём изменения сечения или схемы её работы. [Справочник проектировщика. Металлические конструкции. ЗАО ЦПИИПСК им. Мельникова, 1998 г, Москва, Издательство АВС.] Усиление… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Усиление косвенное — – усиление конструкции путём введения дополнительных конструкций, не образующих с сохраняемой конструкцией единого несущего элемента, но разгружающих её или иным образом улучшающих условия её работы. [Справочник проектировщика.… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Усиление — – комплекс мероприятий, обеспечивающих повышение несущей способности и эксплуатационных свойств строительной конструкции или здания и сооружения в целом по сравнению с фактическим состоянием или проектными показателями. [СП 13 102 2003]… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Усиление прямое — – усиление конструкции путём присоединения к усиливаемому элементу дополнительного усиливающего элемента. [Справочник проектировщика. Металлические конструкции. ЗАО ЦПИИПСК им. Мельникова, 1998 г, Москва, Издательство АВС.] Рубрика термина … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Усиление строительных конструкций — Усиление увеличение несущей способности или жесткости конструкций путем изменения сечений или схемы ее работы. Источник: ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПОДНАДЗОРНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ… … Официальная терминология

Усиление опорных элементов кранового пути — – комплекс работ, обеспечивающий повышение несущей способности, трещиностойкости и увеличение жесткости элементов кранового пути. [Рекомендации по устройству и безопасной эксплуатации наземных крановых путей РД 50:48:0075.01.05.] Рубрика… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

усиление — 3.18 усиление: Комплекс мероприятий, обеспечивающий повышение несущей способности и эксплуатационных свойств строительной конструкции или здания и сооружения в целом, включая грунты основания, по сравнению с фактическим состоянием или проектными… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СП 13-102-2003: Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений — Терминология СП 13 102 2003: Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений: Аварийное состояние категория технического состояния конструкции или здания и сооружения в целом, характеризующаяся повреждениями и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Теория и расчет конструкций — Термины рубрики: Теория и расчет конструкций Аварийная расчетная ситуация Автоматизированная система мониторинга технического состояния несущих конструкций … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Источник

Усиление строительных конструкций: методы, принципы и виды усиления конструкций

В области строительства существует достаточно актуальных задач. Одна из них – усиление конструкций зданий, что касается как зданий, уже введенных в эксплуатацию, так и новых объектов строительства.

Причины усиления

Процесс подразумевает под собой улучшение самых различных характеристик прочности заявленных возведенных конструкций. При несвоевременном выполнении работ здание может быть разрушено, что влечет за собой не только несопоставимые материальные затраты, но и существенный риск появления человеческих жертв.

Основные причины необходимости проведения усиления:

Информация для процедуры

Для подготовки проекта усиления нужна информация, которую необходимо заранее предоставить исполнителю.

Перечень необходимых для проекта документов и информации:

Методика усиления конструкций

Методы для усиления конструкций используются разные, условно их можно разделить на три формации: комбинированные, инновационные и традиционные. Подходящее направление должно быть определено в ходе экспертизы объекта.

Комбинированные методики, как следует из названия, могут соединять в применении методы обоих направлений в случае необходимости.

Общие принципы

Основные методы усиления принято разделять на два направления.

Усиление грунтов

В некоторых случаях укрепления требует грунтовое основание: например, если деформация грунта приводит к оседанию фундамента здания. Происходит процесс усиления укреплением основания через инъектирование разнообразных растворов, способствующих решению задачи.

В области строительства разработаны следующие проектные методы усиления грунтовых оснований:

Усиление фундаментов

При необходимости упрочнения фундаментов могут также применяться различные конструкции, как разгружающие/заменяющие, так и усиление существующих несущих элементов. Это зависит в том числе и от грунтов, и состояния самих элементов. Если прослеживается зависимость от грунтов, то применяются заменяющая и разгружающая методика, если возникает вопрос прочности самого фундамента, то ведется работа по его упрочнению.

Возможные варианты упрочнения фундаментов разнятся в зависимости от того, из каких материалов и в каких условиях они были возведены. Способы можно выделить следующие:

Существенный момент при усилении любой строительной конструкции – детальная проработка проекта, поскольку без проектирования проводить подобные работы слишком рискованно.

Источник

Усиление конструкций

Конструкции можно усиливать под нагрузкой или с предварительной разгручкой. Естественно, что менее трудоемко усиление конструкций под нагрузкой. В этом случае важно обеспечить несущую способность конструкций в процессе проведения работ по усилению. Исследования показывают, что усиление под нагрузкой возможно, если на­пряжения в элементе или соединении не превосходят 0,8R (для сжатых и внецентренно сжатых стержней напряжение вычисляют с учетом коэффициентов φ и φ_e). В большин­стве случаев можно производить усиление, не разгружая конструкции от постоянных нагрузок, так как доля кратковременных нагрузок обычно больше 20%. Применяемые способы усиления конструкций можно разделить на две группы: путем увеличения се­чения элементов (или площади сечения сварных швов в соединении) и путем изменения конструктивной схемы или схемы приложения нагрузок. Возможно применение способов усиления, сочетающих изменение конструктивной схемы с одновременным увеличением сечений.

Особенности расчета элементов и соединений, усиленных под нагрузкой. Работа элементов, усиленных с полной предварительной разгрузкой, не отличается от работы новых элементов, и расчет их производится по формулам, приведенным в учебной литературе. Особенность работы элементов, усиленных под нагрузкой, заключается в том, что часть сечения находится в напряженном состоянии, воспринимая нагрузки, действующие до усиления. Усиленный элемент воспринимает часть нагрузок, прикладываемых после усиления. Соединение сохраняемого элемента с элементами усиления должно обеспе­чивать его работу как единого целого. Если расчетные сопротивления материала суще­ствующей конструкции и усиления значительно различаются, то расчет произ­водится как для бистального элемента. До­пускается принимать одно расчетное со­противление, равное меньшему из них, если они отличаются не более чем на 15%.

Расчет на прочность растянутых, сжатых и изгибаемых элементов в зависимости от свойств стали и условий эксплуатации производится в упругой или упругопластической стадиях. Пластические деформации раньше появляются в существовавшей до уси­ления части сечения. Работа растянутого стержня, усиленного под нагрузкой, пред­ставлена на рис. 11.3. На схеме I показано распределение напряжений в сечении стерж­ня до усиления.

Рис. 11.3. Распределение напряжений в сечении растянутого стержня, усиленного под нагрузкой

Упругой стадии работы соответствует эпюра II, и для этого случая (напряжения в существующем металле достигли предела текучести) проверка прочности производит­ся по формуле

Упругопластической стадии работы соответствует эпюра III, проверка прочности производится по формуле

На рис. 11.4 приведены эпюры напряжений, характеризующие работу изгибаемого элемента, усиленного под нагрузкой:

В соответствии с эпюрой II расчет в упругой стадии производят по формуле

Нормы допускают проверку на прочность усиленной балки выполнять на полное расчетное усилие без учета напряжений, существовавших до усиления, если расчетные сопротивления материалов существующей балки и усиления различаются на 15%и менее. Этому положению соответствует эпюра напряжений III, где в существующей части сечения балки развиваются пластические деформации. Проверка прочности, не­сколько в запас, производится в соответствии с эпюрой (рис.11.4 б)по формуле

Таким образом, формально расчет проводится как бы в упругой стадии (для упро­щения), а по существу предполагает некоторое развитие пластических деформаций в металле существующей балки, не допуская образования пластического шарнира.

Так как в стенке балки появляются пластические деформации, то в ее средней части в местах, передающих сосредоточенные нагрузки, следует установить ребра жесткости, а проверку устойчивости в этой зоне проводить с учетом коэффициента условий рабо­ты у_с = 0,8.

При проверке устойчивости сжатых стержней, усиленных под нагрузкой способом уве­личения сечений, считают, что сварные швы и болты, связывающие элементы усиления с существующим стержнем, обеспечивают их совместную работу как единого целого.

Работа сжатых стержней, усиленных под нагрузкой, отличается от работы стержней, нагружаемых с нуля. Эти отличия заключаются в более раннем появлении пластических деформаций в сечении усиленного стержня и увеличении эксцентриситета из-за большей деформативности стержня до усиления (для внецентренно сжатых стержней) и влияния остаточных сварочных деформаций. В результате критические напряжения потери устойчи­вости стержня, усиленного под нагрузкой, оказываются ниже критических напряжений стержней, нагружаемых с нуля. Неблагоприятное влияние этих факторов можно учесть коэффициентом условий работы у’_с = 0,8 и проверку устойчивости произвести по формуле

Если в результате усиления произошло смещение центра тяжести сечения, то стер­жень рассчитывают как внецентренно сжатый с эксцентриситетом, равным рассто­янию от первоначальной оси стержня до центра тяжести усиленного сечения.

Усиление сварных соединений производят увеличением длины или толщины свар­ных швов (рис. 11.5).

Рис.11.5. Варианты усиления сварных соединений

На период выполнения усиления должна быть обеспечена про­чность существующих швов на действующие усилия. При увеличении толщины швов (наплавки дополнительных слоев) часть шва расплавляется или переходит в пластичес­кое состояние. Поэтому усиление швов с помощью наплавки дополнительных слоев допускается выполнять под нагрузкой, при которой действующее на шов усилие N не превышает следующего значения:

Усилия в элементах конструкций, усиленных способом изменения конструктивной схемы, определяют в две или три стадии. На первой стадии усилия в элементах находят в соответствии с существующей расчетной схемой от нагрузок, приложенных до усиле­ния, на второй вычисляют усилия в стержнях по новой расчетной схеме на нагрузки, приложенные после усиления. В случае применения элементов усиления с предварительным напряжением дополнительно определяют усилия в существующей конструк­ции от предварительного напряжения. Расчетные усилия в элементах находят суммиро­ванием усилий, определенных на всех стадиях работы конструкции.

Рис. 11.6. Зависимость длины участка D, разогреваемого

до температуры 600°С и выше, от толщины свариваемого металла t и катета шва k_f

Рис.11.7.Варианты усиления сечений балок: а – плоскими элементами; б и в – прокатными профильными элементами; г, д, е и ж – ламелями; з и и – несимметричные усиления

Вариант рис. 11.7 ж целесообразен, когда требуется увеличить не только несущую способность балки, но и обеспечить местную прочность и устойчивость стенки. Несимметричное усиление (рис. 11.7 з) позволяет весьма незна­чительно повысить несущую способность и может быть применено при небольшом увеличении нагрузок и опирании настила по верхнему поясу. Если настил опирается на нижний пояс, возможно принять вариант рис. 11.7 и.

Рис. 11.8. Усиление подкрановых балок:

При усилении подкрановых балок с тормозными конструкциями возможно применение схем рис. 11.8 в и г. Если усиление произведено по схеме рис. 11.8 в, то для обеспечения постоянного уровня головки рельса лист усиления верхнего пояса должен устанавливаться по всей длине балки. Ва­риант рис. 11.8 г можно применить при недостаточной прочности и устойчивости стен­ки. Для обеспечения плотного сопряжения листов и предотвращения выпучивания при сварке их стягивают болтами.

Показанные на рис. 11.9 варианты усиления способом изменения конструктивной схемы можно применять как для балок покрытий (перекрытий), так и для подкрановых балок. Достаточно просто и эффективно усиление путем превращения разрезных балок в неразрезные, что не увеличивает строительной высоты, но требует свободного досту­па к узлам сопряжения балок (рис. 11.9. а). Варианты (рис. 11.9 б и в представляют собой усиление постановкой дополнительных опор в виде подкосов. Расход стали на короткие подкосы меньше, чем на длинные, но при этом в колоннах при разной загрузке балок возникают дополнительные изгибающие моменты от горизонтальных составляющих усилий в подкосах. Избежать этого можно постановкой затяжек (рис. 11.9 г). Схема рис. 11.9 д позволяет производить усиление без разгрузки независимо от уровня напряжений в балках. Обычно применить эту схему усиления не удается по технологическим причинам. В вариантах усиления рис. 11.9 е, ж, и увеличивается строительная высота балок.

Рис. 11.9. Усиление балок способом изменения конструктивной схемы:

Эффективность их возрастает с применением предварительного напряжения шпренгелей (рис. 11.9 е, ж) и затяжки (рис. 11.9 з).

Усиление стропильных ферм. Сечения прямолинейных стержней стропиль­ных ферм, усиленных способом увеличения сечений, представлены на рис. 11.10. При проектировании усиления элементов желательно сохранить центровку в узлах ферм. Этому условию соответствуют усиления по схемам рис. 11.10 д, е, ж. Схема рис. 11.10 в также позволяет скомпоновать сечение без смещения центра тяжести. Если в результате усиления расцентровка превышает 1,5% высоты сечения стержня, то необходимо рас­считать стержень с учетом момента от эксцентричного прикрепления в узле.

Рис.11.10. Варианты усиления стержней стропильных ферм способом увеличения сечений: а, б, в, г, д и ж – с помощью прокатных уголков;

е – с помощью стержней из круглой стали

При усилении сжатых стержней целесообразно располагать элементы усиления та­ким образом, чтобы увеличить радиус инерции сечения (рис. 11.10 а, в, г, ж). 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 схеме на рис. 11.10 б (два шва, выполняемые в нижнем положении), но при этом заметно смещается центр тяжести сечения. Кроме того, при необходимости завести утолок на фасонку требуется устрой­ство в нем прорези.

Способом изменения конструктивной схемы можно усилить как отдельные стерж­ни, так и ферму в целом. На рис. 11.11 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, его можно использовать при незначительном увеличении усилии в стержнях. Растянутый пояс фермы можно усилить предварительно напряженной затяжкой (рис. 11.11 б).

Рационально применять способы изменения конструктивной схемы, повышающие несущую способность нескольких или всех стержней фермы. Применение этогот 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.

Рис.11.11.Усиление стержней стропильных ферм способом изменения

конструктивной схемы: а – с помощью шпренгелей;

б – с помощью преднапряженного стержня

Наиболее просто изменить конструктивную схему стропильных ферм, обеспечив неразрезность их на опорах. В результате усилия уменьшаются в средних панелях поясов ферм, но увеличиваются в опорных раскосах у неразрезных опор. В опорных панелях нижнего пояса возможно появление сжатия. Эффективно включение в работу стро­пильных ферм фонарей, расположенных по средним рядам колонн. При этом может потребоваться усиление элементов фонарей.

На рис. 11.12 приведены способы изменения конструктивной схемы с помощью вновь устанавливаемых элементов.

Рис.11.12. Варианты усиления стропильных ферм способом изменения

конструктивной схемы: а, б и г – с применением шпренгельных элементов;

в – с применением подвесок; д – превращение в пространственную систему

При установке новых или повышении грузоподъемности существующих подвесных кранов целесообразно установить вертикатьные связи между фермами по всей длине здания (рис. 12.12 д). Эти связи перераспределяют нагрузку от подвесных кранов между фермами и снижают усилия в стержнях ферм.

Усиление колонн. Колонны производственных зданий, как правило, облача­ют значительными резервами несущей способности. Усиление колонн требуется при большом увеличении нагрузок. Как и для других конструкций, усиление колонн может быть выполнено методом увеличения сечения и изменением конструктивной схемы. На рис. 11.13 приведены некоторые схемы усиления путем увеличения сечений. При усиле­нии центрально-сжатых колонн целесообразно не смещать центр тяжести усиленного сечения от линии действия продольной силы, поэтому для них следует принять сим­метричное усиление. Если несущая способность колонн определяется устойчивостью относительно оси х, то рационально усиление по схемам рис. 11.13 а, б, в, г. Если несущая способность колонн определяется устойчивостью относительно оси у, то ра­ционально принять схемы усиления (рис. 11.13 д, е), приводящие к увеличению радиуса инерции относительно оси у.

Рис. 11.13. Варианты усиления колонн увеличением сечения:

При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими моментами одного знака целесообразна несимметричная схема усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в сторону действия момента (рис. 11.13 ж, з, и). Если моменты различных знаков близки по абсолютной величине, то так же, как и для центрально-сжатых колонн, следует использовать симметричные и близкие к ним схемы усиления (рис. 11.13 к, л, м).

Усиление колонн способом увеличения сечения достаточно эффективно и может выполняться практически при любом повышении нагрузок. Однако большая протяжен­ность швов и необходимость в отдельных случаях разборки стенового ограждения и устройства подмостей по всей высоте колонны повышают трудоемкость работы по уси­лению.

Наиболее просто изменить конструктивную схему колонны можно путем установки распорок между колоннами (рис. 11.14 б). В результате уменьшается расчетная длина колонны из плоскости рамы. Применение этой схемы ограничено незначительным повышением нагрузок и имеет смысл в том случае, когда несущая способность колонны определяется ее устойчивостью из плоскости рамы.

Рис. 11.14. Изменение конструктивной схемы колонны установкой распорок между колон­нами (б), с помощью дополнительных связей по покрытию (а) и с помощью подкосов (в)

В зданиях небольшой длины (48-84 м) с жесткими торцами и кровлей малой жес­ткости (асбоцементные листы по прогонам) к изменению конструктивной схемы при­водит устройство жесткого диска в уровне нижних поясов ферм с помощью дополни­тельных связей по покрытию (рис. 11.14 а). В результате повышается поперечная жест­кость здания, а колонну можно считать закрепленной от смещения в плоскости рамы. Повышает несущую способность колонны и установка подкосов, закрепляющих ко­лонну в уровне подкрановых балок (рис. 11.14 в).

Список литературы

5.Кудишин Ю.И., Беленя Е.И., Игнатьева В.С. и др Металлические конструкции: Учебник для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. Ю.И. Кудишина. – 11-е изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 688 с.

7.Винокуров В. А., Григорьянц А. Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. – М.: Машиностроение, 1984. – 280 с.

8.Винокуров В. А. Сварочные деформации и напряжения. – М.: Машиностроение, 1968. – 200 с.

9.Винокуров В. А. Отпуск сварных конструкций для снижения напряжений. – М.: Машиностроение, 1973. – 213 с.

10.Сагалевич В. М. Методы устранения сварочных деформаций и напряжений. – М.: Машиностроение, 1974. –248 с.

12.Проектирование сварных конструкций в машиностроении. /Под ред.
С.А.Куркина. М.: Машиностроение, 1975.

13.Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 3-х кн. Кн. 2. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1977.

17.Казаков С. И., Гончаров А. Е. Свариваемость. Свариваемые и сварочные материалы. Прочность и деформации: Справочное пособие. Ч. 1: Свариваемость. – Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2009. – 156 с.

18.Спицына Д.Н. Строительная механика стержневых машиностроительных конструкций. Учебное пособие для вузов. / Под ред. проф. С. Д. Пономарева М.: Высш. школа, 1977.

19.Кузьминов С.А. Сварочные деформации судовых корпусных конструкций. Л.: Судостроение, 1974. 286 с.

20.ГОСТ 2.312-72. Условные изображения и обозначения швов сварных
соединений.

21.ГОСТ 5264-80, ГОСТ 8713-79, ГОСТ 14771-76, ГОСТ 15878-78. Швы сварных соединений. Основные типы и конструктивные элементы.

22.Казаков С. И. Документальная база рефератов, статей и патентов по сварке 1990-2006 г.г. Номер гос. регистрации 50200702430. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 9432. Государственный координационный центр информационных технологий Министерства образования и науки РФ. 2007.

23.Казаков С. И. Электронная энциклопедия сварщика. Номер гос. регистрации 50200800615. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 10205. Государственный координационный центр информационных технологий Министерства образования и науки РФ. 2008.

26. Крохмаль Н.Н., Крохмаль О.Н. 3D Ferm (Анализ напряженно-деформированного состояния стержневых механических систем). Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 3598. Государственный координационный центр информационных технологий. 2004.

Дата добавления: 2018-03-02 ; просмотров: 3732 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник