При регулюванні зусиль у системі величину зусиль попереднього напруження рекомендується коригувати залежно від температури замикання.
Проектування підсилення сталевих конструкцій
Елементи підсилення сталевих конструкцій рекомендується проектувати, як правило, орієнтуючись на їх повне виготовлення в заводських умовах. В особливих випадках допускається виготовлення деталей підсилення з припуском і наступною обробкою на місці установки.
З'єднання деталей підсилення з існуючими конструкціями виконується зварюванням або болтами класу точності А та В відповідно з ДСТУ ГОСТ 7805 чи на високоміцних болтах. Якщо є небезпека виникнення крихкого руйнування та руйнування від втоми, то приєднання елементів підсилення здійснюється за допомогою високоміцних болтів або болтів класу точності А.
При ремонті сталевих балок враховуються:
умови обпирання на балку елементів перекриттів чи покриттів (по верхньому чи нижньому поясах);
можливість збільшення будівельної висоти балки і наявність простору для розміщення елементів підсилення;
можливість виконання робіт без зупинки виробництва або під час природних технологічних перерв;
технологічні можливості виготовлення і монтажу елементів підсилення.
Якщо при збільшенні навантажень не забезпечена несуча здатність стінки балки по зрізу або її стійкість, то рекомендується встановлення додаткових поперечних, поздовжніх чи похилих ребер жорсткості. При встановленні додаткових ребер рекомендується використовувати однобічне розташування ребер та шви мінімального катета.
Ремонт підкранових балок під крани з режимами роботи 7К та 8К за ГОСТ 25546, які мають ушкодження у вигляді тріщин від втоми, допускається як тимчасовий захід за неможливості зупинки виробництва для заміни балок. При кранах з іншими режимами роботи можливий ремонт, розрахований на тривалий термін експлуатації.
Підсилення верхніх поясів підкранових балок улаштуванням додаткових чи похилих пластин проводиться з використанням методів зниження концентрації напружень у кінцях монтажних швів за допомогою підкладок, що залишаються, з виведенням швів на ці підкладки, виконанням закруглень, обварюванням торців тощо.
Одночасно з підсиленням підкранових балок для збільшення їх ресурсу рекомендується використання поліпшених способів кріплення рейки до балки, зокрема, установлення пружних прокладок або використання тангенціальних прокладок.
При ремонті ферм способом збільшення перерізів стрижнів рекомендується прагнути до збереження центрування у вузлах ферм. При підсиленні стиснутих стрижнів доцільно розташовувати елементи таким чином, щоб максимально збільшити радіус інерції перерізу, при цьому елементи підсилення можуть не заводитися на фасонки, якщо забезпечена несуча здатність непідсиленого перерізу. Елементи підсилення розтягнутих стрижнів заводяться на фасонки на довжину, достатню для передачі частини зусилля, яке сприймається ними.
Ремонт колон виконується у випадку істотного корозійного зносу при значних локальних ушкодженнях. Через складність розвантаження колон їх ремонт звичайно проводиться під навантаженням.
При підсиленні колон способом збільшення перерізів використовуються симетричні і несиметричні схеми підсилення. При підсиленні центрально стиснутих колон і стояків використовуються симетричні схеми чи схеми підсилення, що забезпечують мінімальне зміщення центра ваги підсиленого перерізу від лінії дії стискальних зусиль. При підсиленні позацентрово стиснутих колон використовуються несиметричні схеми підсилення зі зміщенням центра ваги підсиленого перерізу у бік дії моменту.
При недостатній несучій здатності опорної плити її підсилення виконується шляхом встановлення додаткових ребер, що зменшують розміри ділянок плити.
При перенапруженні анкерів встановлюються додаткові фундаментні болти із закріпленням їх в існуючих фундаментах або у додатковому набетонуванні.
При використанні зварювання передбачаються заходи для зменшення і регулювання зварювальних деформацій. Катети швів для цього приймаються мінімально допустимими згідно з ДБН В.2.6-198. При накладанні декількох близько розташованих швів розробляється проект виконання зварювальних робіт (ПВЗР) із зазначенням послідовності накладання швів і температурних режимів підігрівання і зварювання.
Підсилення статично навантажених конструкцій 3-ї та 4-ї груп із застосуванням переривчастих зварних швів виконується згідно з ДБН В.2.6-198.
Розрахунок конструкцій підсилення
Перевірні розрахунки підсилення сталевих конструкцій виконуються, як правило, згідно з ДБН В.2.6-198, а з врахуванням впливу виявлених при обстеженні дефектів - згідно з ДСТУ Б В.2.6-210.
При розрахунку на стійкість і деформативність елементів, що підсилюються під навантаженням, враховуються початкові і додаткові їх деформації, що виникають на стадії підсилення (зокрема, додаткові прогини, що виникають при підсиленні за допомогою зварювання). Скривлення від зварювання при перевірці стійкості стиснутих і позацентрово стиснутих елементів враховується введенням додаткового коефіцієнта умов роботи ус = 0,8.
При розрахунку підсилення елементів конструкцій на несучу здатність і деформативність коефіцієнти умов роботи приймаються відповідно до ДБН В.2.6-198. У розрахунках на загальну стійкість коефіцієнт умов роботи ус приймають 0,9, якщо ДБН В.2.6-198 не передбачене менше значення. Для елементів, що підсилюються збільшенням площі поперечного перерізу, враховується зміна положення центра ваги поперечного перерізу при несиметричному збільшенні його площі.
Коефіцієнт надійності за відповідальністю уп приймається згідно з ДБН В.1.2-14. При цьому для будинків і споруд III рівня відповідальності на стадіях підготовки і виконання ремонтних робіт допускається приймати уп = 0,8 (як для тимчасових будинків і споруд), якщо тривалість перебування конструкцій у цих стадіях не перевищує трьох років.
3 метою забезпечення несучої здатності елементів у процесі ремонту контролюється рівень їх початкового навантаження, що характеризується коефіцієнтом р0, який являє собою відношення абсолютної величини найбільшого напруження під час ремонту до розрахункового опору елемента, який ремонтується ( р0 = |о0 тах//?у0|).
Граничний рівень початкового навантаження елементів для конструкцій, які ремонтуються із застосуванням зварювання, обмежується, як правило, умовами:.
р0 < 0,2 - для зварювання конструкцій, що працюють в особливо важких умовах експлуатації (підкранові балки для кранів режиму роботи 7К, 8К, елементи конструкцій бункерних і розвантажувальних естакад, які безпосередньо сприймають навантаження від рухомих складів тощо);
Ро < 0,4 - для елементів конструкцій, які безпосередньо сприймають рухливі, динамічні чи вібраційні навантаження;
Ро < 0,8 - для інших конструкцій.
Якщо зазначені умови не виконуються, то застосовуються попереднє розвантаження конструкцій або спеціальні технологічні заходи, що забезпечують обмеження деформацій конструкцій (зокрема, зварних).
Вимоги до виконання робіт
При підсиленні елементів конструкцій способом збільшення перерізів із використанням зварювання рекомендується передбачати такий порядок виконання, робіт:
приєднання (притискання) елементів підсилення по всій їх довжині до елемента, що підсилюється, за допомогою струбцин, стяжок тощо;
приварювання елементів підсилення до елемента, що підсилюється, на зварювальних прихватках довжиною 20 - ЗО мм із кроком 300 - 500 мм;
зварювання кінцевих ділянок, що включають у роботу елементи підсилення;
накладання сполучних швів, що забезпечують спільну роботу стрижня, що підсилюється, та елементів підсилення.
При підсиленні збільшенням перерізів двох і більше елементів (прогонів) статично неви- значених конструкцій (рам, нерозрізних балок тощо) спочатку приєднуються елементи підсилення до всіх стрижнів системи, що підсилюються, на зварювальних прихватках, а потім виконується зварювання кінцевих ділянок і з'єднувальних швів. Зварювання швів стрижнів, що підсилюються, виконується послідовно, починаючи з найменш навантаженого стрижня (прогону) конструкції.
При двосторонніх схемах збільшення перерізів спочатку приварюються елементи підсилення, розташовані з боку розтягнутих волокон, а потім - з боку стиснутих.
Деформовані конструкції, придатні для подальшого використання, рекомендується випрямляти. Випрямлення виконується без нагрівання пошкоджених елементів (холодне випрямлення) або з попереднім нагріванням (випрямлення у гарячому стані) термічним чи термомеханічним методом. Холодне випрямлення застосовується тільки для плавно деформованих елементів.
Холодне випрямлення конструкцій рекомендується виконувати способами, що унеможливлюють утворення вм'ятин, вибоїн та інших пошкоджень на поверхні прокату.
Монтажні з'єднання сталевих деталей і конструкцій виконуються згідно з ДСТУ Б В.2.6-199 та ДСТУ Б В.2.6-200, а вхідний та операційний контроль - згідно з ДБН А.3.1-5.
Підсилення зварних з'єднань виконується збільшенням довжини або товщини зварних швів. Підсилення швів збільшенням їх довжини краще у зв'язку з тим, що короткі шви сприяють концентрації напружень.
Довжина і товщина швів, що підсилюються, а також товщина шару, наплавленого на ці шви, визначається за різницею розрахункового зусилля у зварному з'єднані від розрахункового навантаження, що діє після підсилення, і розрахунковою несучою здатністю існуючого з'єднання.
Для комбінованих зварних з'єднань розтягнутих елементів, до складу яких входять лобові та флангові шви, відношення загальної розрахункової площі флангових швів у з'єднанні, що підсилюється, до розрахункової площі лобових швів повинно бути більше ніж 4,5.
Підсилення зварних з'єднань збільшенням товщини швів наплавлення нових шарів застосовується за відсутності “місця для накладання нових швів. Підсилення збільшенням довжини і товщини зварних швів починають зі збільшення довжини швів. Рекомендується катет збільшеного шва при підсиленні виконувати не більше 16 мм.
У конструкціях, що підсилюються під навантаженням, рекомендується уникати накладання швів, розташованих поперек діючих зусиль. У випадку неможливості виконання цієї вимоги вживаються технологічні заходи, що забезпечують безпечне зварювання таких швів.
Підсилення зварних з'єднань шляхом збільшення довжини зварних швів (крім поперечних) може виконуватися під навантаженнями, за яких напруження в існуючих швах не перевищують їх розрахункового опору. У металі конструкцій, що з'єднуються, витримують співвідношення для значень р0, наведені у 8.5.5. Несуча здатність зварних з'єднань підвищується при цьому пропорційно збільшенню площі перерізу швів.
При розробленні технології підсилення зварних з'єднань рекомендується дотримуватися наступних умов:
при наплавленні додаткових шарів необхідно вносити якомога меншу кількість тепла в деталі конструкцій;
наплавлення шару підсилення починають в місцях наявних дефектів шва, що підсилюється, (підрізи, наплави, кратери тощо), в іншому випадку - з будь-якого зручного місця;
роботи з підсилення зварних швів повинні виконувати висококваліфіковані зварники.
Після підсилення шва з одного кінця по перу одного з парних кутиків переходять до підсилення шва другого парного кутика зі зворотної сторони тієї ж фасонки чи з протилежного кінця елемента. Після накладення усіх швів по перу кутиків переходять де накладення швів по обушку кутиків у тій же послідовності.
Нові зварні шви на конструкціях розташовуються, за можливості, в найменш напружених перерізах, якнайдалі від місць зміни перерізу, вирізів, ребер. Рекомендується уникати скупченості зварних швів, перетинань їх під гострим кутом, а також близького розташування паралельних стикових і кутових швів, для чого керуються наступним:
відстань між двома паралельними стиковими швами, а також між паралельними стиковими і кутовими швами повинна бути не менше ніж 10f (де t- товщина елемента, до якого приварюється нова деталь, мм);
кут між двома стиковими швами повинен бути не менше ніж 60°;
відстань між новими стиковими швами та існуючими кріпленнями елементів (ребра, фасонки, стикові накладки і шви) повинна бути не менше ніж 100 мм, в інших випадках відстань між швами має бути не менше ніж 4,5f;
при зварюванні стиків нижнього пояса балок у місцях перетину цих швів зі стінкою необхідно передбачати виріз у стінці, що забезпечує якісне виконання шва;
у місцях перетину зварних швів необхідно виконувати отвори діаметром 20 мм.
Товщину зварних швів рекомендується приймати мінімальною. Перевагу варто віддавати тонким довгим швам з симетричним розташуванням відносно осей, з мінімальним віддаленням від центра ваги конструкції.
Заклепкові з'єднання підсилюються високоміцними болтами згідно з ГОСТ 22356 і болтами класу точності А згідно з ДСТУ ГОСТ 7805.Підсилення заклепкових і болтових з'єднань з допомогою зварювання допускається як виняток у тих випадках, коли зварні шви підсилень розраховуються на сприйняття всього навантаження у вузлі (без урахування роботи заклепок і болтів).
Високоміцні болти застосовуються відповідно до ДСТУ Б В.2.6-200.
