Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Июня 2014 в 11:45, реферат
Реконструкция зданий и сооружений – это их переустройство с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствии с современными возросшими нормативными требованиями.
Она является частью общей реконструкции производственных предприятий или городского района, жилого массива, комплекса социально-бытовых, культурных учреждений.
Реконструкция зданий и сооружений осуществляется и при проведении технического перевооружения предприятий, однако в этом случае расходы на строительно-монтажные работы не должны превышать 10% общих капиталовложений.
При недостаточной прочности сварных швов их усиливают увеличением длины.
Наращивание швов следует производить электродами Э42, Э42А или Э46Т диаметром не более 4 мм при силе тока не более 220 А со скоростью, при которой за один проход размер катета не превышает 8 мм. Для элементов из уголков новые швы следует накладывать, начиная со стороны обушка от края фасонки в направлении существующих швов. Сварку последующего шва производят только после охлаждения предыдущего до 100 °С. При усилении швов напряжения в усиливаемом элементе не должны превышать 0,8 Rу, где Rу — расчетное сопротивление стали. Усиление должны производить высококвалифицированные сварщики не ниже 5-го разряда.
Усиление заклепочных соединений осуществляют высокопрочными болтами с предварительным напряжением. Болты устанавливают от середины узла к краям с помощью тарировочных ключей для измерения крутящих моментов. Из-за ослабления старых заклепок при установке новых высокопрочных болтов последние должны быть рассчитаны на воспринятие полной нагрузки
Из-за различной жесткости сварных и болтовых соединений усиление последних при помощи сварки не рекомендуется.
2. Расчет усиливаемых металлических элементов
При усилении сжатых элементов увеличением их сечения (см. рис. 2) (без предварительного напряжения) расчет осуществляют по следующей схеме.
1. Определяют начальный прогиб усиливаемого стержня в плоскости действия момента:
где =Мн/ Рн — случайный начальный эксцентриситет продольной силы относительно оси Х, принимаемый с соответствующим знаком (Ра и Мн — расчетные значения начальной продольной силы и момента); — эйлерова сила для основного стержня - момент инерции; расчетная длина основного стержня).
При усилении центрально сжатого элемента начальный эксцентриситет равен
где — случайный начальный относительный эксцентриситет, определяемый по графику (рис. 6); и — момент сопротивления и ядровое расстояние для крайних волокон усиливаемого элемента.
2. При заданной внешней нагрузке определяют возможность усиления основного стержня:
где — характеристики усиливаемого элемента; ординаты наиболее удаленных волокон сечения относительно оси xос; тс — коэффициент условий работы; — расчетное сопротивление материала основного стержня; k = 0,6 — коэффициент ограничения напряжений при усилении ненапряженными элементами с применением сварки.
Для центрально сжатых элементов проверка производится в плоскости максимальной гибкости, для внецентренно сжатых — в плоскости действия момента. Если хотя бы одно из условий не выполняется, необходима разгрузка элемента.
3. Определяют прогиб усиленного элемента:
при присоединении элементов усиления к плоским поверхностям
при присоединении к вогнутой и выпуклой поверхности
где å Jус —сумма моментов инерции элементов усиления относительно их собственных осей, параллельных оси х; Jус — момент инерции усиленного стержня; Nэ=п2ЕJ/12 — эйлерова сила усиленного стержня.
4. Выполняют расчет прикрепления элементов усиления.
Расчет швов на сдвигающие усилия
где Qmах— максимальная поперечная сила; Sxус — статистический момент элемента усиления относительно оси х; аω — шаг шпоночного шва.
Минимальная длина прерывистых швов
где a — коэффициент, учитывающий распределение усилий между швами элемента усиления; — коэффициенты, определяемые по СНиП II-23—81 (п. 11.2); — расчетное сопротивление углового сварного шва.
Минимальная длина концевых швов
где (Nн — расчетное усилие в стержне после усиления; Aрус и A — соответственно площади элемента усиления и всего усиленного элемента).
Минимальная толщина сплошных сварных швов
5. Определяют остаточный сварочный прогиб
где l=lеf/r — гибкость усиленного стержня в плоскости изгиба (1еf — расчетная длина; r — радиус инерции); vx»0,04К2f — объемное укорочение при сварке (Кf —катет шва, см); пi = 1-u×1n(1-ξi)/1n 2; ξi = σiос/Ryос;
(у; — расстояние от центральной оси основного сечения до места наложения i-го шва; u = 0,5 при односторонних швах в сжатой зоне сечения, u =1,5 — то же, в растянутой зоне; u =1—при двусторонних швах).
6. Определяют расчетные эксцентриситеты в плоскости действия моментов:
7. Проверяют устойчивость усиленного элемента в плоскости, действия момента
где φе принимается по СНиП II-23—81* в зависимости от условной гибкости усиленного элемента и приведенного эксцентриситета — коэффициент условия работы.
8. Проверяют устойчивость усиленного элемента в процессе сварки.
Площадь сечения элементов усиления центрально сжатых элементов определяют по формуле
где N — усилие в стойке в момент усиления; φос и φус — коэффициенты продольного изгиба старого и нового элементов.
При усилении сжатых элементов телескопическими предварительно напряженными трубами условие устойчивости внутренней сжатой трубы имеет вид
где Аь — площадь сечения трубы; ; е —наружный радиус трубы; l и ri — ее длина и радиус инерции; ; K1 — определяется из выражения — площадь растянутой трубы).
Несущую способность усиленной балки (рис. 7)
проверяют с учетом пластических деформаций. Напряжения в крайних волокнах усиленного сечения
Требуемая площадь усиливающей детали
При этом должна обеспечиваться общая устойчивость балки или соблюдаться условие
Касательные напряжения в зоне максимального момента не должны превышать 0,3RS.
Расчет дополнительных сварных швов при усилении швов производят из условия
где Аω — площадь сварных швов до усиления; Rωy — расчетное сопротивление швов на срез; К — коэффициент распределения напряжений; Аωус — сечение усиливающих швов; τос — расчетное срезающее напряжение в швах до усиления.
3. Принципы усиления деревянных конструкций
Деревянные конструкции широко применялись в старых жилых, общественных и реже в промышленных зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом. Основная область применения конструкций из дерева — покрытия с наружным отводом атмосферных вод и междуэтажные перекрытия. Многолетний опыт их эксплуатации показал, что при отсутствии увлажнения, проветривания, систематической защите от гниения деревянные конструкции обеспечивают длительный (несколько десятков лет) срок безопасной работы.
Для конструкций из дерева применяют преимущественно хвойные породы, а для ответственных деталей соединений (шпонок, нагелей, вкладышей) — твердые лиственные породы.
Частичный или полный ремонт деревянных конструкций чаще всего связан с некачественной их защитой от непосредственного увлажнения атмосферными или техногенными водами, плохой термо- и пароизоляцией, отсутствием систематической просушки древесины, неудовлетворительной защитой от гниения и энтомологических разрушителей.
Гниение древесины происходит при влажности более 25%, температуре от —3 до +35...70°С, застойном воздухе и заражении ее грибками. В сухой древесине с влажностью до 12 % и в древесине, находящейся в воздушно-сухом состоянии (15...18%), домовые грибки не развиваются. Деревянные конструкции, расположенные в воде и на сквозняке, грибками также не разрушаются. В связи с этим для длительной безопасной эксплуатации деревянных конструкций необходимо создать вокруг них соответствующие температурно-влажностные условия. Если это невозможно по технологическим или другим соображениям, деревянные конструкции следует тщательно обработать ядохимикатами — антисептировать.
Антисептирование производят в весенний или летний период, так как в это время личинки жучков подходят к поверхности пораженной древесины и обеспечивается просушивание деревянных конструкций.
В качестве антисептиков используют водные растворы фтористого натрия и содового фтористого натрия (концентрация 3...4%), кремнефтористого натрия (3...4 %), кремнефтористого аммония (5...10%), хлористого цинка (5%), пасты на основе битумных материалов, кузбасслаке и т. д.
Антисептики в виде водных растворов применяют для тех деревянных конструкций, которые защищены от увлажнения и вымывающего воздействия воды. Антисептические пасты используют для защиты деревянных конструкций, которые эксплуатируются в условиях повышенной влажности.
Деревянные элементы, подлежащие сплошной окраске (окна, двери, чистые полы), не антисептируются. При влажности окружающей среды до 25 %, отсутствии опасности увлажнения или обеспечении быстрого высыхания конструкций применяют нормальное (одноразовое) антисептирование, при более сложных условиях эксплуатации — повышенное (удвоенное).
Защита деревянных конструкций от возгорания осуществляется огнезащитными составами — антипиренами (борной кислотой, бурой, сульфатом аммония и т.д.). Для защиты наружных поверхностей применяют атмосферостойкие составы (ПХВ и парафин с пигментами, хлорлакойль, уайт-спирит, сурик и т.п.); при большой: влажности (61...75%) — влагостойкую краску ХЛ-СЖ, сланцевую смолу, железный сурик; при влажности менее 60 % — невлагостойкую хлоридную краску ХЛ-К, силикатную краску СК-Л, суперфосфатную обмазку и др.
В огнезащитные составы могут добавляться антисептики, которые не снижают огнезащитных свойств состава и позволяют осуществить комбинированную защиту деревянных конструкций от возгорания и гниения.
Отсутствие качественных продухов или их заделка жильцами дома ухудшает вентиляцию деревянных конструкций, приводит к интенсивному гниению прежде всего опорных частей несущих балок и черного пола. Из-за плохой термоизоляции концы балок с северной стороны здания промерзают и увлажняются конденсатом. Увлажнение конструкций перекрытий приводит к повышению деформативности балок, их гниению и снижению эксплуатационной надежности.
При поражении гнилью опорных частей отдельных балок перекрытий взамен обрезанного сгнившего конца устанавливают две накладки из досок, сечение которых определяется расчетом и должно быть несколько больше, чем сечение существующей балки (рис. 8).
Рис. 8 Усиление балок перекрытия прутковыми протезами:
1-прутковый протез; 2-усиливаемая балка; 3-вкладыш; 4- соединительные элементы.
При большом объеме повреждений применяют прутковые протезы, которые изготовляют заранее в мастерских. Длину протезов принимают на 10 % больше двойной длины обрезанного конца балки. Опорные части выполняют из швеллеров (№ 20—30 — для балок междуэтажных перекрытий, № 12—16 — для чердачных перекрытий).
Для установки прутковых протезов под дефектные балки подводят временные опоры, разбирают деревянное перекрытие по ширине на 75 см снизу и на 1.5 м сверху от стены, спиливают поврежденный участок балки по длине примерно на 0,5 м, заводят протез в опорную нишу и скрепляют его с балкой гвоздями (рис. 9).
Рис 9. Усиление балок перекрытия прутковыми протезами.
1-прутковый протез; 2-усливаемая балка.
Пораженную грибком древесину необходимо немедленно сжечь; новую древесину должны применять в воздушно-сухом состоянии, а также обрабатывать огнезащитными составами и антисептиками.
При повышенных нагрузках на перекрытие в деревянных балках появляются продольные трещины в средней зоне. Аналогичные трещины могут возникнуть и при усушке древесины.
При незначительных дефектах деревянных перекрытий их ремонт осуществляют протезированием, наращиванием сечения балок, частичной заменой черного или чистого пола. Протезирование применяют при поражении гнилью или жучками небольших участков балок, оно заключается в аккуратном вырезании дефектного участка и установкой на гвоздях (болтах) новой древесины. Места усиления должны быть соответствующим образом антисептированы.
При усилении наращиванием сечение балки увеличивается накладками расчетного сечения по всей длине или на части пролета. Усиливаемые элементы крепят к существующей балке гвоздями или болтами.
При достаточной толщине перекрытия усиление до деревянных балок может быть осуществлено с помощью надбалок или подбалок, которые крепят к усиливаемой балке с помощью вертикальных болтов. Усиленные концы балок междуэтажных перекрытий антисептируют и заделывают в стены наглухо, в чердачных перекрытиях балки оставляют открытыми сверху, утепляя их эффективным материалом.
Элементы усиления должны быть изолированы от каменной кладки (бетона) прокладкой из толя или рубероида.
При значительных дефектах деревянных балок рекомендуются преобразование их в шпренгельные фермы, в балки составного сечения или полная замена путем установки рядом с поврежденной балкой новой.
Ремонт деревянных покрытий, как правило, связан с расстройством узловых соединений (появлением трещин в местах концентрации напряжений), обнаружением продольных трещин в стропильных конструкциях из-за усушки древесины или перегрузки кровли, гниением деревянных конструкций из-за плохого проветривания, замачивания, некачественного антисептирования и т.п. Чаще всего гниению подвержены мауэрлат и участки стропильных ног, примыкающих к нему. При перегрузке кровли появляются также расслоения древесины в стропилах в местах крепления затяжки.
Информация о работе Методы усиления металлических конструкций