Усиление стропильных ферм

1.

Усиление стропильных ферм
Усиление стропильных ферм покрытия может потребоваться в
следующих случаях:
- при увеличении нагрузок от покрытия или при креплении к ферме
дополнительного оборудования, подвесного потолка и т.п.;
- при увеличении снеговой нагрузки, в связи с пристройкой более
высокого здания и образования вследствие этого снегового мешка;
- при ослаблении сечений элементов вследствие механических или
коррозионных повреждений в процессе эксплуатации.
Способы усиления ферм во многом схожи со способами усиления
балочных конструкций. Для усиления решетчатых конструкций рекомендуется использовать следующие способы:
- увеличение сечений отдельных элементов;
- изменение конструктивной схемы;
- подведение новых конструкций и введение дополнительных
элементов решетки.

2.

Усиление ферм увеличением сечений отдельных элементов
При усилении стропильных ферм путем увеличения сечений стержней
следует стремиться к сохранению центровки в узлах ферм. Если в
результате усиления расцентровка превышает 1,5% высоты сечения
стержня, необходимо рассчитывать стержень с учетом момента от
эксцентричного прикрепления в узле. При усилении сжатых стержней
элементы усиления целесообразно располагать таким образом, чтобы
максимально увеличить радиус инерции сечения, при этом их можно не
заводить на фасонки, если обеспечена прочность неусиленного сечения.
Элементы усиления растянутых стержней заводят на фасонки на длину,
достаточную для передачи воспринимаемой ими части усилия.
Совместная работа усиливаемого элемента и дополнительных
усиливающих деталей обеспечивается креплением в виде сварных швов,
болтов повышенной точности и высокопрочных болтов.
При усилении прямолинейных стержней путем увеличения сечений для
сжатых стержней наиболее рациональны схемы (а-е). Схема ж удобна, т.к.
швы выполняются в нижнем положении, но при этом существенно
смещается центр тяжести сечения, и, кроме того, при необходимости
завести уголок усиления на фасонку (например, при усилении раскосов) в
нем необходимо устроить прорезь. Использование схем (ж-и) для
усиления верхнего пояса может оказаться невозможным из-за опирания

3.

1 – усиляемый элемент ферм; 2 – элементы усиления

4.

При усилении искривленных стержней могут быть использованы
схемы, не требующие подгонки элементов усиления.
Усиление искривленных
стержней стропильных ферм
1 - усиляемый элемент ферм;
2 - элементы усиления;
3 - сварные швы;
4, 5 - пластины для
объединения элементов
усиления с усиливаемыми элементами

5.

Усиление сварных швов в узлах крепления стержней стропильных
ферм можно выполнять в необходимых случаях с использованием дополнительных фасонок или увеличением длины и высоты шва, если
позволяет толщина соединяемых элементов.
Усиление сварных швов и узлов стропильных
ферм
1 - усиляемый элемент ферм;
2 - элементы усиления (дополнительная фасонка);
3 - дополнительные сварные швы

6.

Усиление ферм изменением конструктивной схемы
При усилении стропильных ферм путем изменения конструктивной
схемы обычно требуется и усиление отдельных стержней за счет
увеличения сечений. Изменение конструктивной схемы фермы позволяет
регулировать усилия в ее элементах, распределяя их наиболее
рациональным образом. Применение этого метода целесообразно при
существенном увеличение нагрузок на всю конструкцию, т.е. при необходимости общего усиления фермы. При применение этого метода желательно применять предварительное напряжение.
Усиление ферм изменением конструктивной схемы осуществляется:
1. Установкой шпренгелей по схеме а. Данный способ уменьшает
расчетные длины элементов верхнего пояса в плоскости фермы, но не
влияет на их устойчивость из плоскости. При этом часто требуется
провести усиление растянутых стержней.
а)

7.

2. Подведением дополнительных промежуточных опор (б) в виде
стоек, подкосов, что существенно снижает усилия во всех стержнях, за
исключением двух средних раскосов;
б)
3. Превращением разрезных стропильных ферм в неразрезные (в),
при этом устройство стыков на опорах требует разборки кровли. Данную
схему усиления целесообразно использовать при трех пролетах и более.
В результате применения этого способа уменьшаются усилия в средних
панелях поясов ферм, но увеличиваются усилия в опорных раскосах и
опорных панелях.
в)

8.

При этом возможно появление сжатия в опорной панели нижнего
пояса ферм и необходимо обеспечить устойчивость панели из плоскости
постановкой распорок;
4. Введение дополнительной висячей или вантовой системы (г).
Применяется в случаях, когда затруднены работы внутри здания.
Достоинство данного типа усиления - в проведении работ снаружи
здания, и применении элементов, работающих на растяжение. Снижает
эффект от их применения необходимость вскрытия кровли, восприятия
распора, проведения работ по защите элементов усиления,
находящихся на открытом воздухе;
г)

9.

5. Постановка на ферму одно- или двустоечного шпренгеля (д, е) в
пределах высоты фермы. В этом случае шпренгель состоит из двух
ветвей;
д)
е)
6. Постановка горизонтальной или шпренгельной затяжек по
нижнему поясу (ж), шпренгель при этом состоит из одной ветви.
Использование данных систем рационально при использовании в
качестве затяжек из высокопрочных материалов (стальных канатов и
др.);
ж)

10.

7. Включение свето-аэрационного фонаря в совместную работы с
фермами (и). Использование такого решения требует усиления стоек и
раскосов фонаря.
и)
Восстановление погнутых элементов ферм рекомендуется
производить:
- вырезанием и заменой поврежденного участка;

11.

- усилением дополнительными деталями, накладками, ребрами
жесткости

12.

13.

14.

Усиление колонн
Колонны являются основными несущими элементами стальных
каркасов зданий. Обычно колонны обладают определенным резервом
несущей способности. Необходимость усиления колонн возникает:
- при значительном увеличении нагрузок;
- в случае существенного коррозионного износа конструкций;
- в результате воздействия высоких температур при пожаре;
- при значительных локальных повреждениях.
Так как колонны воспринимают нагрузки от всех вышележащих
конструкций, их полная разгрузка крайне сложна. Поэтому важной задачей при выборе способа усиления колонн является обеспечение возможности выполнения работ под нагрузкой или с частичной разгрузкой
(снятие временных нагрузок). Ввиду сложности разгрузки колонн их усиление обычно выполняется под нагрузкой, что в основном определяет
выбор способа усиления.
Как и для других конструкций, усиление колонн может быть выполнено методом увеличения сечения, изменения конструктивной схемы
или комбинацией этих методов.

15.

Усиление колонн методом увеличения сечений
При усилении центрально-сжатых колонн и стоек рекомендуются
симметричные схемы усиления или схемы, обеспечивающие
минимальное смещение центра тяжести усиленного сечения от линии
действия сжимающих усилий. При выборе схемы усиления надо
стремиться к максимальному увеличению радиусов инерции сечения, т.е.
симметрично развивая сечение относительно соответствующей оси.
Усиление колонн
путем
симметричного
увеличения сечения
без смещения
центра тяжести
1 - усиливаемая
колонна;
2 - элементы
усиления;
3 - бетон или
железобетон

16.

При усилении внецентренно сжатых колонн с преобладающими
моментами одного знака рационально использовать несимметричные
схемы усиления со смещением центра тяжести усиленного сечения в
сторону действия момента, в сторону действия эксцентриситета,
обеспечивая минимальный эксцентриситет усиленного сечения.
Усиление колонн путем несимметричного увеличения сечения со
смещением центра тяжести
1 - усиливаемая колонна; 2 - элементы усиления

17.

Присоединение элементов усиления выполняется в основном
сваркой. С целью уменьшения остаточного прогиба от сварки все
элементы сначала собираются при помощи струбцин, потом
производится точечная приварка элементов усиления в местах установки
струбцин и только затем
накладываются основные, сплошные
или шпоночные швы, начиная с их концевых участков.
При большом коррозионном износе, наличии большого количества
трещин и пробоин, а также в случае низкой свариваемости стали может
быть использован метод увеличения сечения железобетоном.
Усиление колонн методом регулирования усилий
При усилении колонн и стоек могут быть использованы приемы регулирования усилий с частичной разгрузкой усиливаемого элемента и
одновременным увеличением расчетного сечения.
Наиболее целесообразно усиление постановкой предварительно
изогнутых или изгибаемых в процессе монтажа элементов, которые при
несмещаемых концах выпрямляются путем приложения поперечных
воздействий и скрепляются с колонной сваркой
Можно также усиливать колонны путем подведения телескопических
напрягаемых стоек из трубчатых или других жестких профилей.
Элемент усиления состоит из двух телескопически соединенных труб внутренней (сжатой) и наружной (растянутой).

18.

Предварительное напряжение труб осуществляется при помощи
домкратов и электротермическим способом. Этот метод позволяет
повысить область упругой работы сжатого стержня, производить
усиление без резкого уменьшения действующих нагрузок, обеспечить
совместную работу элементов усиления с усиливаемыми стойками.
Усиление колонн
методом регулирования
усилий:
а - предварительно
изогнутыми элементами с
последующим выпрямлением; б предварительно
напряженными
элементами
1 - усиливаемая колонна;
2 - элемент усиления;
3 - дополнительные ребра
жесткости;
4 - телескопическая

19.

Предварительно напряженные усиливающие элементы
обеспечивают заранее заданный уровень снятия начальных
деформаций и напряжений в усиливаемом стержне, что позволяет безопасно соединять основной и добавляемый элементы сваркой.
При усилении колонн изменением конструктивной схемы осуществляется и усиление поперечника здания в целом. Так в высоких
однопролетных зданиях с малой жесткостью кровли увеличивают
жесткость связей по нижним поясам ферм, тем самым увеличивая
эффект пространственной работы каркаса.
Расчетная длина колонн из плоскости рамы может быть уменьшена
постановкой дополнительных распорок, а в плоскости рамы - установкой
подкосов. Для повышения поперечной жесткости каркаса и уменьшения
расчетной длины колонны могут использоваться предварительно
напряженные оттяжки.